relleno cementado
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1
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
TESIS
ANÁLISIS DE RELLENO DE AGREGADO CEMENTADO EN LA
PROFUNDIZACIÓN DE MINADO POR TALADROS LARGOS EN
LA MINA ISCAYCRUZ – EMPRESA MINERA LOS QUENUALES
S.A.
PRESENTADO POR:
BACHILLER ROJAS PADILLA Jorge Lenin
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO DE MINAS
CERRO DE PASCO – PERÚ
2012
2
DEDICATORIA
A mis amados padres Gedeón
Rojas Inga, Victoria Padilla Berrospi
y hermano Jhon Jhordan Rojas Padilla
que iluminan mi vida desde el cielo
3
PRESENTACION
El presente trabajo es la condensación de los conocimientos y
experiencias adquiridos en el campo de la práctica profesional y en particular
en la EMPRESA MINERA ISCAYCRUZ S.A; en lo referente a la utilización
de relaves como agregados para la preparación de concretos para su
aplicación en el sostenimiento de labores subterráneas la preparación de
concreto pobre para el relleno de los tajos minados
La finalidad de este trabajo es poner al alcance de profesionales y
estudiantes de minería, una información práctica que sirva como guía de
trabajo y estudio para la aplicación de esta técnica en las obras de
excavación y de relleno de labores subterráneas y que oriente los trabajos
de su aplicación en minería, dándole un uso práctico al relave, que en caso
contrario nos demanda tiempo y dinero para neutralizar sus efectos nocivos
en el medio ambiente.
La adecuada selección de los materiales integrantes de las mezclas;
el conocimiento profundo de las propiedades del concreto; los criterios de
diseño de las proporciones de la mezcla más adecuada para cada caso; el
proceso de puesta en obra; el control de la calidad del concreto, son
aspectos a ser considerados cuando se construye estructuras de concreto
que deben cumplir con los requisitos de calidad, seguridad, y vigencia en el
tiempo que se espera de ellos.
4
INTRODUCCIÓN
La utilización del relleno con resistencia es un elemento clave en la
mayoría de los métodos de minado exitosos de alta extracción, La calidad de
relleno y la velocidad de colocación controlan la velocidad de producción.
Estos requerimientos han llevado al desarrollo de rellenos cementados.
En el minado de corte y relleno, el rol primario del relleno, aparte de
proporcionar una plataforma de trabajo, es prever la convergencia, el
desmoronamiento y el hundimiento de las cajas techo y piso, sosteniendo
esencialmente la roca en su lugar. El cemento puede ser usado para hidratar
el exceso de agua y para mejorar la transitabilidad sobre la capa superior del
relleno. En este caso el cemento no es usado para mejorar la rigidez o
modificar las propiedades estructurales del relleno.
Similarmente, en el minado por tajos abiertos, el relleno es colocado
para prevenir el colapso de las paredes del tajo. Bajo estas circunstancias, el
principal requerimiento del relleno es permanecer estable cuando es
expuesto por el minado de un tajo inmediatamente adyacente. El cemento
en este caso es adicionado para proporcionar cohesión a la masa del
relleno, de tal manera que esta permanezca sin sostenimiento cuando sea
expuesta.
Los agregados componentes del hormigón factible de ser utilizados
como rellenos cementados subterráneos, requieren ser investigados en sus
características físicas y contenido de sulfatos y cloruros para determinar su
idoneidad y la dosificación optima de ellos en cuanto a resistencia deseada,
la fluidez, durabilidad y la economía.
5
ÍNDICE
Pág
Dedicatoria I
Presentación II
Introducción III
CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 15
1.1. Situación problemática 16
1.2. Formulación del Problema 16
1.3. Justificación del Problema 17
1.4. Objetivos de la investigación 19
1.4.1. Objetivos Generales 19
1.4.2. Objetivos Específicos 19
CAPÍTULO II características de la Empresa y Datos Geológicos 20
2.1. Ubicación de la mina Iscaycruz 20
2.2. Historia de la Empresa 22
2.3. Geología General 23
2.3.1. Topografía 23
2.3.2. Geología Regional 24
2.3.2.1. Estratigrafía 25
2.3.2.1.1. Formación Oyón 25
2.3.2.1.2. Formación Chimú 25
2.3.2.1.3. Formación Santa 25
6
2.3.2.1.4. Formación Carhuaz 26
2.3.2.1.5. Formación Farrat 26
2.3.2.1.6. Formación Pariahuanca 26
2.3.2.1.7. Formación Chulec 26
2.3.2.1.8. Formación Pariatambo 27
2.3.2.1.9. Formación Jumasha 27
2.3.3. Geología Estructural 29
2.3.3.1. Plegamiento 29
2.3.3.2. Fracturamiento 29
2.3.4. Geología Económica 30
2.3.4.1. Esquema 30
2.3.4.2. Ocurrencia de la Esfalerita 30
2.3.4.3. Ocurrencia de la Pirita 31
2.3.4.4. Consideración de la Génesis 31
2.3.5. Geología Local 32
2.3.5.1. Sector Limpe Centro 36
2.3.5.1.1. Alteración y Mineralización 36
2.3.5.1.2. Secuencia de formación de minerales 36
2.3.5.1.3. Cuerpos mineralizados 36
2.3.5.1.3.1. Descripción del
Cuerpo Estela 39
2.3.5.1.3.2. Descripción del
Cuerpo Olga 44
7
2.3.5.1.4. Aspectos Estructurales del Yacimiento 46
2.3.5.2. Cuerpo Mineralizado Tinyag (Limpe Sur) 47
2.3.5.2.1. Geología Económica 50
2.3.5.2.2. Alteración y Mineralización 50
2.3.5.2.3. Controles de Mineralización 51
2.3.5.2.4. Secuencia Paragenética de
Formación de Minerales 51
2.3.5.2.5. Mineralogía del Yacimiento 52
2.3.5.3. Yacimiento Chupa 52
2.3.5.3.1. Fallamiento y Fracturamiento 55
2.3.5.3.2. Geología Económica 55
2.3.5.3.3. Tipo y origen del Yacimiento 57
2.3.5.3.4. Alteraciones y Mineralización 58
2.3.5.3.5. Controles de Mineralización 58
2.3.5.3.6. Paragénesis de la Formación de
Minerales 59
2.3.6. Valores Unitarios y Valores Mínimos Minable 60
2.3.6.1. Valorización del mineral 60
2.3.6.2. Ley de corte (Cut Off) 60
2.3.6.2.1. Cut Off Geológico 60
2.3.6.2.2. Cut Off Operacional 61
2.3.6.2.3. Cut Off Empresarial 61
2.3.6.3. Dilución, recuperación y perdida de mineral 61
8
2.3.6.4. Costo de minado 62
2.3.6.5. Clasificación de Mineral 62
2.3.6.5.1. Mineral Probado 62
2.3.6.5.2. Mineral Probable 62
2.3.6.5.3. Mineral Prospectivos 63
2.3.6.5.4. Mineral Marginal 63
CAPITULO III: DESCRIPCIÓN DEL METODO DE EXPLOTACION 64
3.1. Minería general 64
3.1.1. Conceptos generales sobre depósitos de mineral 65
3.1.1.1. Vetas o filón 65
3.1.1.2. Cuerpos mineralizados 65
3.1.1.3. Mantos 65
3.1.1.4. Diseminaciones. 66
3.2. Clasificación del método de minado. 66
3.2.1. Método por subniveles ascendente con
relleno consolidado 66
3.2.2. Descripción del método de minado 67
3.2.3. Consideraciones y criterios generales de diseño 67
3.2.4. Labores de acceso, desarrollo y preparación 68
3.2.5. Producción perforación y voladura con taladros largos 70
3.2.6. Limpieza, carguío y transporte de mineral 76
9
CAPITULO IV: ESTUDIO GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO 78
4.1. Generalidades 78
4.2. Estudio Geomecánico de las labores de exploración
subterránea, desarrollo, preparación y explotación 79
4.2.1. Mina Limpe 79
4.2.1.1. Labores de Desarrollo 79
4.2.1.1.1. Condiciones geomecánicas
Formación Chimú 79
4.2.1.1.2. Condiciones geomecánicas
Formación Santa 81
4.2.1.2. Labores de Preparación 83
4.2.1.2.1. Condiciones geomecánicas
Formación Santa 83
4.2.1.3. Labores de explotación 85
4.2.2. Mina Chupa 86
4.2.2.1. Condiciones geomecánicas 86
4.2.3. Mina Tinyag 87
4.2.3.1. Condiciones geomecánicas 87
4.2.4. Mina Tinyag II 90
4.2.4.1. Condiciones geomecánicas 90
4.3. Estudio de los tipos de sostenimiento requerido
de las labores de exploración subterránea. 92
4.3.1. .Elementos de sostenimiento 92
10
4.3.1.1. Pernos de anclaje barra helicoidal 92
4.3.1.2. Shotcrete vía seca 92
4.3.1.2.1. Fibras de Refuerzo 93
4.3.1.3. Estabilidad fortificada con
mallas y pernos de anclaje 93
4.3.1.4. Cimbras o cerchas metálicas 95
4.4. Controles de los elementos de sostenimiento 97
4.4.1. Pernos de barra helicoidal 97
4.5. Revisión de la calidad de la roca de la
profundización de la mina 98
4.6. Revisión del cálculo de requerimiento de
resistencia del relleno cementado 100
CAPITULO V: SISTEMA DE RELLENO HIDRÁULICO. 103
5.1. Generalidades 104
5.2. Ventajas del relleno con productos finos 105
5.3. Condiciones del relave 107
5.4. Control de calidad de la arena 110
5.5. Almacenamiento de la pulpa de relleno 111
5.6. Teoría del rellenaje 112
5.6.1. Definiciones variables 112
5.6.2. Mezclas propias 114
5.6.3. Requerimiento de resistencia en el tajo 114
11
5.6.4. Materiales utilizados 116
CAPITULO VI: SISTEMA DE RELLENO CEMENTADO 117
6.1. Generalidades 117
6.2. Objetivos de la aplicación del relleno con
agregado cementado 119
6.3. Resistencia del relleno cementado 120
6.4. Diseño de mezcla 130
6.5. Componentes 131
6.5.1. Áridos 131
6.5.2. Cementos 133
6.5.3. Agua 134
6.5.4. Aditivos 134
6.6.. Propiedades 135
6.6.1. Aspectos 135
6.6.2. Adherencia 135
6.6.3. Estructura 135
6.6.4. Densidad Aparente 136
6.6.5. Permeabilidad 136
6.7.. Características de los agregados disponibles 136
6.7.1. Tipos de agregados 136
6.7.2. Ubicación de las canteras 136
6.7.3. Características físicas de los agregados 137
12
6.7.3.1. Hormigón 137
6.7.3.2. Agregado grueso rocoso 138
6.7.3.3. Agregados Finos 139
6.8. Planta de agregados 139
6.8.1. Descripción del Proceso 140
6.8.2. Descripción de la Planta 140
6.8.2.1. Capacidad de Producción 140
6.8.2.2. Materias Primas 140
6.8.2.3. Máquinas y Equipos} 140
6.8.2.4. Disponibilidad Mecánica 141
6.9. Planta de Concreto 141
6.9.1. Máquinas y Equipos 143
6.10. Cantidad de relleno con agregado cementado (RAC) requerido 145
6.11. Requerimiento de la cantidad de agregado 147
6.12. Producción neta de relleno con agregado cementado 147
6.13. Transporte del material de relleno 148
6.13.1. Equipo de transporte 148
6.13.2. Movimiento de agregados 148
6.13.3. Red de chimeneas 149
6.13.4. Velocidad de transporte a las chimeneas 149
6.13.5. Tiempo de operación de relleno con Scooptrams 149
6.13.6. Eficiencia del relleno con agregado cementado 150
6.14. Proceso de relleno con agregado cementado de un tajeo 150
13
6.14.1. Preparación y rellenado de tajeos 150
6.14.2. Rellenado del tajeo 151
6.14.3. Máxima distancia horizontal 151
6.14.4. Problemas en el proceso de rellenado 151
CAPITULO VII DISEÑO DE CONCRETO POBRE USADO EN
RELLENO SUBTERRÁNEO 153
7.1. Granulometría de los agregados 153
7.2. Diseño de mezcla con diferentes porcentajes de Cemento 154
7.3. Cuadro de Resistencia comparativa 155
CAPITULO VIII COSTOS DEL RELLENO CEMENTADO
8.1. Costo de Concreto Pobre 157
8.1.1. Inversión en concreto pobre para relleno subterráneo 157
8.1.2. Ahorro obtenido por mejoramiento de
diseño de mezcla en la preparación. 158
Conclusiones 161
Recomendaciones 163
Apéndice 165
Apéndice A 166
Apéndice B 167
Apéndice C 168
14
Apéndice D 171
Apéndice E 173
Apéndice E.1 173
Apéndice E.2 174
Apéndice F 175
Apéndice F.1. 175
Apéndice F.2. 176
Apéndice F.3 177
Apéndice F.4 178
Apéndice F.5. 179
Bibliografía 180
15
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. Situación Problemática
En el minado de corte y relleno, el rol primario del relleno, aparte de
proporcionar una plataforma de trabajo, es prever la convergencia, el
desmoronamiento y el hundimiento de las cajas techo y piso, sosteniendo
esencialmente la roca en su lugar.
Similarmente, en el minado por tajos abiertos, el relleno es colocado para
prevenir el colapso de las paredes del tajo. Bajo estas circunstancias, el
principal requerimiento del relleno es permanecer estable cuando es
expuesto por el minado de un tajo inmediatamente adyacente. El cemento
en este caso es adicionado para proporcionar cohesión a la masa del
relleno, de tal manera que esta permanezca sin sostenimiento cuando sea
16
expuesta. Nuevamente, el propósito del cemento no es rigidizar la masa del
relleno en un sentido regional, sino proporcionar estabilidad a las paredes de
relleno expuestas.
El éxito de una mina tanto en seguridad como en productividad radica
plenamente en la oportuna estabilidad que se le dé al vacío creado propio de
una explotación, por lo cual habiendo varios tipos de relleno. Cada uno de
ellos son empleados dependiendo del tipo de explotación subterránea,
Iscaycruz opto por el sistema de relleno cementado la cual se presta
satisfactoriamente al método de explotación usado en esta mina, por lo cual
velando también por la correcta estabilidad del macizo rocoso se opto por un
laboratorio de concreto en la que se hace un minucioso y correcto estudio,
prueba y análisis del relleno a fin de que su uso en mina sea segura y
confiable en las futuras operaciones en niveles inferiores.
1.2. Formulación del Problema
¿La resistencia requerida por el relleno de agregado cementado está en
función de los esfuerzos, generados dentro del bloque cuando está
expuesto en una de sus paredes adyacente al pilar?
El ambiente de minado. Cada vez que la mina profundiza, el ambiente de
minado es también cada vez más desfavorable. Los esfuerzos cada vez
mayores, por la profundidad del minado, afectan a las condiciones de
17
estabilidad de las excavaciones rocosas en general y del relleno cementado
en particular. El avance del minado mismo viene causando mayores
perturbaciones a la masa rocosa del entorno de Limpe Centro, lo cual influye
adversamente en la estabilidad de las labores mineras.
La adecuada selección de los materiales integrantes de las mezclas; el
conocimiento profundo de los materiales del concreto; los criterios de diseño
de las proporciones de la mezcla más adecuada para cada caso; el proceso
de puesta obra; el control de la calidad del concreto; y son aspectos a ser
considerados cuando se construye estructuras de concreto que deben
cumplir con los requisitos de calidad, seguridad, y vigencia en el tiempo.
1.3. Justificación de la Investigación
Este relleno brinda una mayor eficiencia en los trabajos de extracción del
100% del mineral reduciendo la dilución, y costos operativos en minado.
La contaminación del medio ambiente por rellenos con los relaves, son
originados cuando se incrementa el tamaño de granos los sólidos, se
presentan desgastes de las tuberías que es proporcional al cubo del
diámetro de los granos generándose roturas de los mismos. Donde
18
incrementa los costos de mantenimiento, remediación y demoras en ciclo de
minado.
En el relave abunda principalmente la pirita (63.36 %) como tal puede o no
generar drenajes ácidos, dependiendo de la capacidad de neutralización del
resto de materiales y de la cantidad de sulfuros que produciría drenaje ácido,
hacia las plantas de tratamiento de aguas acidas generando costos para
neutralizar los sólidos en suspensión.
La utilización del relleno con resistencia compresiva superior en tiempo de
fraguado con respecto al relleno con relaves, con la calidad de relleno y la
velocidad de colocación controlan la velocidad de producción. Estos
requerimientos han llevado al desarrollo de rellenos cementados.
Involucramiento de diversos actores con el logro de utilización de agregados
dentro de la concesión minera, donde no se genera aspecto ambientales en
áreas urbanas, agrícolas, áreas naturales protegidas, evitando conflicto y
satisfacción con las comunidades de nuestro entorno, con el compromiso de
fortalecer y mejorar las relaciones de interés mutuo que permitan su
desarrollo sostenible.
19
1.4. Objetivos de la Investigación
1.4.1. Objetivo General
Es producir y emplazar suficientes cantidades de relleno disponible, con
materiales de bajo costo que satisfagan los requerimientos de resistencia
compresiva en MPa cuando actúa como pilar en este método de minado con
los criterios de:
Proporcionar un piso para minar encima.
Mantener paredes autoestables para minar al costado.
Mantener techos estables para minar debajo, Solo en los casos de los
niveles bases.
Soportar las cargas laterales del empuje de las cajas.
Soportar las cargas de cizallamiento por el empuje del relleno convencional
(no cementado) contiguo.
1.4.2. Objetivos Específicos
Diseñar mezcla materiales donde los integrantes de la unidad cúbica de
concreto, conocida usualmente como diseño de mezcla, puede ser definida
como el proceso de selección de los ingredientes más adecuados y de la
combinación más conveniente y económica de los mismos, con la finalidad
de obtener un producto que en el estado no endurecido tenga la
trabajabilidad y la consistencia adecuada; y que endurecido cumpla con los
requisitos de seguridad y calidad en las labores de minado.
20
CAPITULO II
CARACTERÍSTICAS DE LA EMPRESA Y DATOS GEOLOGICOS
2.1. UBICACIÓN DE LA MINA
La Empresa Minera Iscaycruz se encuentra ubicada en el distrito de
Pachangara, provincia de Oyón, departamento de Lima, a una altura de 4
700 msnm, la ruta de acceso es por la carretera vía Lima, Huacho, Sayán,
Churín, Oyón, Iscaycruz con una distancia total de 300 km y 8 horas de viaje
desde la ciudad de Lima, existe otro acceso por Oyón, Chacua, Cerro de
Pasco a 200 Km y 5 horas de viaje.
En las zonas altas del rio Huaura a una altitud comprendida entre 4 500 y 5
000 msnm. Su geomorfología es típica de un modelo glacial, en cuyos
remanentes de la antigua actividad se observan depósitos morrenicos en
ambos flancos de los causes o escorrentías naturales de las lagunas.
21
PLANO N° 01 UBICACIÓN YACIMIENTO ISCAYCRUZ
Iscaycruz
Lima
Sayán
Huacho
OyónUchuchacua
Raura
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla UBICACIÓN DEL YACIMIENTO
ISCAYCRUZ Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
22
2.2. HISTORIA DE LA EMPRESA
Los primeros trabajos que se realizaron en Iscaycruz fueron en 1950 en la
mina Chupa, localizada en la formación Pariahuanca; fue explorada con
labores mineras por la Cerro de Pasco Copper Coorporation. Luego en 1968
bajo un joint venture entre el Institute of Geological Sciences de Londres
(IGS) y el Servicio Geológico Minero del Perú (SGM), se realizó una
prospección electromagnética delineándose muchas anomalías a lo largo de
la formación Santa. Posteriormente en 1979 se hizo prospección geofísica y
geoquímica. El trabajo consistió en un estudio geológico y en un estudio
geoquímico, los cuales fueron realizados de setiembre a noviembre en el
año de 1979 por la Japan International Cooperation Agency (JICA) en una
extensión de 700 km2, en el lado sur-oeste del área de Oyón. El análisis de
la información empezó con éxito en estudios de campo y fue completado en
febrero de 1980. Los resultados del estudio se resumieron como sigue: En el
área estudiada hay principalmente sedimentos cretácicos y volcánicos
terciarios los cuales contienen rocas intrusivas post-terciarias. Estos
sedimentos son de una estructura compleja, plegada fuertemente con un eje
NNW-SSE acompañado de fallas inversas notables paralelas al eje del
plegamiento.
La Empresa minera Iscaycruz S.A. apertura sus operaciones el 18 de julio
de 1996 con una capacidad diseñada para 1000 TMSD. En la actualidad la
producción es de 2200 TMSD con leyes de 15.3 % en Zinc.
23
2.3. Geología General
La mineralización de Iscaycruz corresponde al tipo de reemplazamiento
hidrotermal, conformado por minerales de zinc, plomo, plata y cobre; el
yacimiento se encuentra formando mantos en las calizas de la formación
Santa; está emplazado en forma discontinúa a lo largo de 12 Km, desde
Canaypata en su extremo norte hasta Antapampa en el extremo sur.
En superficie la mineralización se presenta en forma de óxidos de hierro y
manganeso provenientes de la oxidación de sulfuros primarios, constituidos
principalmente por esfalerita, marmatita y subordinadamente galena y
calcopirita. Entre los minerales accesorios se reconoce la pirita, siderita,
calcita, cuarzo, especularita y arsenopirita que se consideran como
minerales de ganga. Los cuerpos de pirita masiva compuestos
principalmente de pirita asociada con pirrotita y marcasita, están
ocasionalmente enriquecidos con esfalerita y galena. Los minerales del
Skarn son: tremolita, granate, epídota y cuarzo y las alteraciones más
notables de la roca encajonante son: silicificación, sericitización, argilización,
sideritización y dolomitización.
2.3.1 Topografía
Iscaycruz se encuentra localizado en una cuenca sedimentaria cretácica que
ha sufrido una intensa deformación estructural. Las rocas sedimentarias han
sido sometidas a fuertes movimientos estructurales como consecuencia de
24
la orogénesis andina, formando pliegues de rumbo NNO-SSE. Los
anticlinales y sinclinales se presentan con intervalos de 2 a 3 Km.; en
algunos casos locales hasta intervalos de 10 m.
2.3.2. . Geología Regional
El área de Iscaycruz está localizada en un ambiente de rocas sedimentarias
pertenecientes a la zona de la cuenca del Cretáceo y estructuralmente está
situada en una zona de pliegues y sobre escurrimientos, de la parte central
de la Cordillera Occidental.
La serie sedimentaria de edad cretácica está compuesta en la parte inferior
por rocas clásticas tales como areniscas, areniscas silíceas, lutitas, etc. a
excepción de la formación Santa que consta de calizas. La parte superior
consiste en una secuencia de rocas calcáreas y algo de lutitas bituminosas.
Las rocas clásticas en el área están representadas por las formaciones
Oyón, Chimú, Carhuaz y Farrat y la secuencia calcárea por las formaciones
Santa, Pariahuanca, Chulec, Pariatambo y Jumasha. Estas formaciones en
los alrededores están intruidas por rocas ígneas de composición tonalítica,
dacítica y pórfidos graníticos, también han sido cubiertos discordantemente
por volcánicos de edad terciaria de la formación Calipuy.
Estructuralmente el área está situada en la zona de plegamiento y sobre
escurrimiento.
25
Durante la Orogenia Andina, la secuencia sedimentaria ha sido
intensamente plegada principalmente en dirección N 20°W y 75° a 80° SE.
Los anticlinales y sinclinales se extienden en varias decenas de Km,
intercalándose con zonas de sobre escurrimiento paralelas al eje principal.
2.3.2.1. ESTRATIGRAFÍA
2.3.2.1.1. Formación Oyón (Berriasiano inferior)
Es la base de la columna estratigráfica de la región, consiste en una
intercalación de lutitas gris oscuras, areniscas grises y mantos de carbón.
Aflora al este de Iscaycruz en la zona axial del anticlinal.
2.3.2.1.2. Formación Chimú (Berriasiano)
Litológicamente la formación consiste en una ortocuarcita de grano medio,
de textura masiva, color blanquecino. Se presenta en bancos de hasta tres
metros de potencia, fracturada y diaclasada, constituye la parte escarpada
de los cerros.
2.3.2.1.3. Formación Santa (Valanginiano)
Dentro del área la formación Santa está constituida por calizas gris azuladas
con estratificación delgada y horizontes de calizas arcillosas y dolomíticas
con presencia de nódulos de chert o sílex.
26
En el área de Iscaycruz la formación Santa se ubica longitudinalmente en la
parte central y es importante por el emplazamiento de cuerpos mineralizados
de reemplazamiento, tiene una potencia de 40 a 80 metros.
2.3.2.1.4. Formación Carhuaz (Hauteriviano – Barremiano)
Está formación está constituida por lutitas y areniscas abigarradas (de color
verde, rojas y amarillentas) localmente tiene una potencia de 600 metros. En
el área de Iscaycruz se localiza en la parte central y al oeste de la formación
Santa.
2.3.2.1.5. Formación Farrat (Aptiano)
Consiste en areniscas blancas cuarzosas y areniscas grises deleznables
gradando a calcáreas al techo, constituyendo una transición a la formación
Pariahuanca.
2.3.2.1.6. Formación Pariahuanca (Albiano medio)
Consiste en calizas de color gris, masivas en estratos gruesos, constituye la
base de la secuencia calcárea. Importante en la zona por el emplazamiento
de un cuerpo de Skarn.
2.3.2.1.7. Formación Chulec (Albiano medio)
Está constituida por margas en la base, seguidas de bancos de calizas de
estratificación media, son de color gris e intemperizan a color crema
amarillentas.
27
2.3.2.1.8. Formación Pariatambo (Albiano medio a superior)
Constituida esencialmente por margas de color marrón oscuro intercalada
con calizas nodulares chérticas de estratificación fina y horizontes
bituminosos.
2.3.2.1.9. Formación Jumasha (Cenomaniano – Turoniano)
Compuesta de calizas de color gris claro y gris azulado en fractura fresca.
Presenta estratificación gruesa.
Foto N° 01 Ubicación de las Formaciones
28
Plano N° 02 Columna Estratigráfica del Área de Iscaycruz
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla Columna Estratigráfica de Iscaycruz Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : 500
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2.3.3. Geología Estructural
2.3.3.1. Plegamiento
Regionalmente se tiene el sistema de plegamiento Pico Yanqui, bifurcado,
constituido por el anticlinal Pico Yanqui Oeste y Pico Yanqui Este y entre
ambos el sinclinal Oyón; todos ubicados al este de Iscaycruz. Al oeste de
este sistema se tiene el sinclinal de Rapaz, el cual tiene una persistencia
continua, modelado por la secuencia calcárea del cretáceo.
2.3.3.2. Fracturamiento
Fallas longitudinales de tipo normal se ubican en los horizontes menos
competentes, principalmente en la formación Santa. También se ha
reconocido un sistema de fallas NE - SW al norte de Limpe y en la bocamina
Sur (nivel de extracción). Se tiene un sistema de fallas post minerales
intraformacionales de extensión regional. En el área es reconocido en la
bocamina del nivel 4690, se emplaza a lo largo de la formación Santa, se
bifurca al ingresar de norte a sur al yacimiento principal (Limpe Centro), un
ramal al piso y el otro al techo estratigráfico. También se tienen fallas
transversales a los cuerpos mineralizados (Estela y Olga), de rumbo N 60° -
70° W y con buzamientos de 55° a 65° SW. Algunas de estas fallas
controlan la mineralización indistintamente de uno u otro cuerpo.
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2.3.4. Geología Económica
2.3.4.1. Esquema
La mena de zinc con alta ley forma un cuerpo principal en el área de Limpe,
está compuesta principalmente de esfalerita, mientras que los minerales de
ganga son, de acuerdo al análisis de difracción de rayos X, principalmente el
cuarzo asociado con clorita y siderita. La característica megascópica de la
mena es un brechamiento bien notable. La esfalerita ha reemplazado las
rocas encajonantes brechadas. También, se ha encontrado esfalerita de otra
calidad que ha precipitado en los espacios de la masa mineralizada
brechada, asociada con pirita y galena. Las brechas no mineralizadas están
incluidas en algunos casos.
2.3.4.2. Ocurrencia de la Esfalerita
Tres variedades de esfalerita ocurren en la mena.
a) Esfalerita gris oscura verdosa: Incluye calcopirita muy fina y que
presenta una estructura de exsolución. Compuesta casi solamente de
esfalerita y con leyes que alcanzan de 40% hasta 50% de Zn.
b) Esfalerita marrón oscura: Se encuentra incluyendo puntos y agregados
de pirita y galena. Las leyes alcanzan de 30% hasta 40% de Zn.
c) Esfalerita marrón pálida amarillenta: Este tipo es usualmente pálida y
transparente en color, y se estima que contiene menos Fe. La esfalerita
es reconocida en finas suturas y diseminaciones.
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2.3.4.3. Ocurrencia de la Pirita
Como la pirita se encuentra con la mena, se reconocen las siguientes
diferencias en sus ocurrencias:
a) La pirita brechada. A lo largo de las grietas de la esfalerita se la
encuentra precipitada o que ha sido reemplazada parcialmente por la
esfalerita.
b) Se encuentra pirita en puntos o en agregados en esfalerita masiva. Se
reconoce que la pirita ha sido corroída y remplazada por esfalerita.
c) Se encuentra pirita en agregados dendríticos en la esfalerita masiva.
d) Se encuentra pirita en venillas, asociada con galena, esfalerita,
calcopirita, etc. Este tipo de pirita es euhedral en algunos casos.
2.3.4.4. Consideración de la Génesis
Del punto de vista de las particularidades mencionadas de los minerales de
mena y ganga y de los yacimientos, se deducen las siguientes
características para los yacimientos:
1. Un movimiento estructural notable se realizó durante el periodo de
mineralización.
2. Deben haber habido por lo menos 2 ó 3 estadios de mineralización.
3. Se piensa que es probable que los minerales de mena se hayan
precipitado rápidamente en un periodo corto en condiciones de
temperatura relativamente baja.
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4. El brechamiento y el fracturamiento están relativamente cerca de la
mineralización.
2.3.5. Geología Local
A lo largo de la formación Santa en una longitud de 12 km se observan
manifestaciones de mineralización, expuestas discontinuamente, desde el
norte de la cumbre de Iscaycruz hasta Antapampa en el sur. Existen algunas
diferencias entre las ocurrencias de la mineralización en superficie (Planos
N° 3 y 4).
De la cumbre de Iscaycruz hasta Quellaycocha , hay un gossan masivo de
color negro a marrón oscuro compuesto principalmente de cuarzo y limonita
con cristales menores de goethita y hematita; hay también pequeños
cuerpos de pirita masiva.
En la cumbre de Huanda (parte central de Limpe) se observan capas de
gossan con esfalerita oxidada, algo de galena y calcopirita, además al sur de
la cumbre de Huanda se observa pirita compacta masiva de grano fino.
En el área de Tinyag se encuentran minerales de alteración de skarn como
actinolita, granate, epídota y magnetita, además de una franja de fuerte
alteración hidrotermal con presencia de cuarzo y hematitas.
En la zona de Antapampa (área Sur), se observa galena y esfalerita en
forma diseminada en una masa de siderita manganífera, óxidos de hierro y
cuarzo.
La mina Chupa es un yacimiento metasomático de contacto en skarn,
emplazado en las calizas Pariahuanca con mineralización económica de
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zinc, en superficie se puede observar una fuerte oxidación con presencia de
limonitas y hematitas.
La mineralización ocurrida a lo largo de la formación Santa se presenta en
concentraciones esporádicas de minerales de mena. Sin embargo se puede
observar un zonamiento regional de minerales de mena. En el nor te de la
cumbre de Cunsha Punta, la cual está más cerca al centro de la actividad
ígnea ácida, los yacimientos de skarn están presentes (Chupa y Tinyag)
conteniendo calcopirita, esfalerita magnetita, pirita y pirrotita. En los flancos
norte y sur de esta zona mineralizada alrededor de la cumbre de Limpe y al
este de la cumbre de Cunsha Punta se formaron cuerpos de sulfuros
masivos. En las zonas externas tales como Antapampa la galena y la
esfalerita están diseminadas en la masa de siderita manganífera.
Esta variación lateral en la mineralización y en el tipo de los minerales de
mena se considera ser el resultado de una serie de soluciones
mineralizantes que provienen del centro ígneo ácido.
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Plano N° 03 PLANO GEOLÓGICO
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla Plano Geológico Fecha: 15/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : 1/200 000
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Plano N° 04 SECCIÓN GEOLÓGICA TRANSVERSAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla Sección Geológica Transversal Fecha: 13/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
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2.3.5.1. SECTOR LIMPE CENTRO
El yacimiento en este sector está representado por el reemplazamiento
metasomático de dos horizontes de calizas subparalelas, ubicados a los
extremos, al piso y al techo de la formación Santa, separados uno del otro
de 30 a 40 metros, denominados “Cuerpo Estela” y “Cuerpo Olga ” (Figura
N° 5). No se observa la presencia de un cuerpo intrusivo cercano al que se
pueda relacionar la mineralización. Sin embargo existen manifestaciones de
alteración y mineralización afines a un proceso de reemplazamiento.
Referente a la génesis del distrito minero de Iscaycruz se ha atribuido la
coexistencia de un proceso de metasomatismo de contacto en el período
postmagmático y a un reemplazamiento hidrotermal, a lo largo de la
formación Santa.
2.3.5.1.1. Alteración y mineralización
La roca encajonante en ambos cuerpos mineralizados presenta alteración
hidrotermal, siendo mayor en el Cuerpo Estela, observándose al techo
piritización, argilitización y localmente propilitización en las zonas de
intersección con las fallas transversales principales, hacia el piso se puede
observar una ligera dolomitización junto a una silicificación moderada.
En plano no se ha establecido un zonamiento clásico de minerales tipo skarn
debido a la escasez de los mismos. Sin embargo en la zona sur de Limpe
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Centro se ha detectado la presencia de granate (grosularia) así como la
mayor presencia de pirrotita.
Esta asociación podría representar la zona central de un débil zonamiento y
estaría relacionada a la mayor cercanía del intrusivo a profundidad, o a la
parte central de ascensión de soluciones de mayor temperatura en el sector.
Se distinguen hasta cuatro procesos de mineralización a lo largo de la
formación Santa, la primera fase constituye la formación de extensos
cuerpos o mantos longitudinales de pirita masiva, por reemplazamiento de
estratos calcáreos, asociado con marcasita y pirrotita. El segundo proceso
de mineralización corresponde a la deposición de minerales de skarn en el
cuerpo de pirita, constituido de esfalerita, pirita y calcopirita que se han
localizado en el cuerpo central de Limpe.
Una tercera fase de mineralización seguida de la anterior, corresponde a la
deposición de galena con minerales de plata, eligiendo preferencialmente al
cuerpo Estela. Como parte final se habría depositado la asociación
especularita, hematita, calcopirita en grado débil, zonándose principalmente
hacia los bordes o límites del cuerpo principal de esfalerita tanto en sentido
longitudinal como en sentido transversal hacia las cajas; en este último caso
se han emplazado formando vetas paralelas en la caja techo y en la zona
intermedia de los cuerpos Estela y Olga y forman prominentes afloramientos
en la cumbre de Limpe.
Como una etapa hidrotermal posterior dada a lo largo de la zona de
fracturamiento entre los cuerpos Estela y Olga encontramos la
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mineralización de cobre la cual aprovechó las zonas más permeables para
su ascenso y deposición.
Un fuerte proceso de oxidación y lixiviación ha afectado la mineralización
primaria en la superficie de ambos cuerpos. La mineralización está
constituida por óxidos de hierro (goethita), caolinita, siderita, asociados con
óxidos de manganeso. Productos secundarios en forma de carbonatos de Zn
y Ag están presentes en el sombrero de hierro con valores importantes.
2.3.5.1.2. Secuencia de formación de minerales
Del estudio mineragráfico de muestras se deduce la siguiente secuencia:
1. Ganga
2. Pirita I
3. Pirita II (Pirita + Ni)
4. Esfalerita, Pirrotita?, Calcopirita, Enargita, Estannita
5. Galena, Galena argentífera?, Bornita
6. Covelita (mineral secundario en fracturas de esfalerita)
7. Hematita, especularita, calcopirita.
2.3.5.1.3. Cuerpos mineralizados
Existen dos cuerpos de sulfuros masivos de zinc, localizados uno en el
miembro inferior (Cuerpo Estela) y otro en el miembro superior (Cuerpo
Olga) de la formación Santa, localizados ambos dentro de un gran cuerpo de
pirita masiva, separados por estratos de caliza silicificada. Ambos cuerpos
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están localizados en una extensión longitudinal de 300 metros en el área de
Limpe Centro.
Por efecto de un fallamiento regional en la zona intermedia de los cuerpos
Estela y Olga se han formado dos cuerpos de brecha tanto al piso como al
techo de ambos cuerpos respectivamente, fallamiento que ha provocado el
descenso del cuerpo Estela con respecto del cuerpo Olga en el cual se
observan sulfuros de zinc en superficie.
2.3.5.1.3.1. Descripción del Cuerpo Estela
La mineralización en este cuerpo es polimetálica, compuesta de esfalerita,
marmatita, galena argentífera y calcopirita. La orientación es similar a la de
los estratos N 20°- 25° W con 80°- 85° NE de buzamiento (Plano N° 05).
En superficie el afloramiento se encuentra bastante lixiviado con óxidos de
hierro, goethitas, limonitas a partir de pirita, debido a que el ápice de la
mineralización de zinc, que está bastante profundo no ha sido alcanzado por
el proceso de oxidación-lixiviación.
El cuerpo Estela es de forma tabular lenticular con potencias que van desde
5 hasta 30 metros, tiene una longitud de 300 metros. El cuerpo Estela
presenta principalmente 2 zonas definidas, el cuerpo masivo y la zona de
brecha al piso con clastos de caliza y dolomita.
a. Cuerpo masivo
Se encuentra ubicada al techo del cuerpo Estela, luego de una delgada
secuencia de calizas bituminosas finas intercaladas con horizontes delgados
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de esfalerita/pirita. Tiene un espesor que varía de 7 a 25 metros, con mineral
económico en una extensión longitudinal de 300 metros en los niveles
intermedios, siendo menor en los niveles superiores (Plano N° 06).
La mineralización está constituida por marmatita/esfalerita de granulometria
fina asociada a pirita y galena en menor grado, la textura del mineral es
masiva fuertemente cohesionada y de alta dureza; la esfalerita masiva de
alta concentración da leyes de hasta 55 % de Zn, el Pb asociado a la plata
presenta valores altos de hasta 5 % en la zona central de los niveles
superiores, en la zona intermedia presenta valores promedios de 2.3 % los
cuales aumentan hacia los niveles inferiores. El cuerpo masivo de zinc
presenta en la parte central el emplazamiento de un cuerpo de cobre
primario de forma cónica teniendo una longitud de 100 metros y un espesor
de 25 metros en la cota 4651 (nivel 5), en la cota 4612 (nivel 2) su longitud
es de 20 metros por 5 metros de espesor, presenta valores de hasta 6 % de
cobre siendo el mineral principal la calcopirita con presencia de bornita en
las zonas de fracturamiento, el zinc tiene valores menores de 1 %.
El cobre primario también se presenta como una franja delgada y
discontinua en la caja techo alcanzando valores de hasta 1.5 % de cobre. A
lo largo de la brecha en contacto con la caja piso, se observa una franja de 4
metros en promedio con mineralización de zinc y cobre secundario
principalmente calcosita, covelita y algo de bornita, con leyes de Zn 16% y
Cu 2.2%.
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b. Cuerpo de Brechas
Son de origen postmineral y están relacionados con el fallamiento regional
del mismo tipo que recorre longitudinalmente el yacimiento, específicamente
a lo largo del borde oeste del cuerpo masivo.
Litológicamente este cuerpo está representado por remanentes detríticos del
cuerpo masivo antes descrito, que se han incorporado a las milonitas de la
zona de falla en forma granular, guijarros, bloques y grandes bancos
mineralizados en una matriz con textura de flujo. En consecuencia la
mineralización es la misma que la del cuerpo masivo, con un aporte posterior
que ha reemplazado en muchas zonas la matriz dando la impresión de
continuidad del cuerpo masivo.
En los niveles inferiores al nivel 4640 (nivel 4) a lo largo del contacto piso de
esta brecha se ha formado una franja de 2 a 6 metros con mineralización de
zinc de hasta 21 % y cobre secundario con minerales tales como calcosita,
covelita, bornita diseminada y calcopirita en forma masiva y rellenando
fracturas alcanzando valores de hasta 12 % de cobre.
Las brechas se encuentran antes de las calizas de la caja piso, con una
potencia de hasta 15 metros. Los fragmentos se encuentran moderadamente
soldados a la matriz encontrándose en zonas fuertemente soldadas con
reemplazamiento de la matriz, con valores promedios de 25 % de Zn,
valores bajos de plomo y presencia errática de cobre, generalmente bornita.
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Plano N° 05 Descripción del Cuerpo Estela
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla DESCRIPCIÓN DEL CUERPO
ESTELA Fecha: 10/10/211
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Plano N° 06 CUERPOS MASIVOS OLGA Y ESTELA
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla CUERPOS MASIVOS OLGA Y ESTELA Fecha: 15/10/211
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2.3.5.1.3.2. Descripción del Cuerpo Olga
La mineralización aflora en las inmediaciones de la chimenea 911 y 764,
formando una zona de óxidos de hierro y carbonatos hasta de 15 metros de
potencia.
La mineralización está representada básicamente por esfalerita masiva y
cristalizada en oquedades de diferentes tamaños formando drusas dentro de
la pirita masiva, también se encuentra diseminada en el cuerpo de pirita
hacia los extremos N-S, su distribución es homogénea con
reemplazamientos débiles de galena y argentita finamente diseminada, la ley
promedio del cuerpo Olga es de 16 % de Zn con valores bajos de Pb y Cu,
se observa un mayor reemplazamiento al lado sur antes de llegar a la falla 1
donde tenemos valores de hasta 40-45 % de Zn, esta falla limita la
mineralización hacia el sur, encontrando luego de ella solo un pequeño lente
aislado con diseminación y pequeñas drusas de esfalerita (Plano N° 7).
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Plano N° 07 Descripción del Cuerpo Olga
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla DESCRIPCIÓN DEL CUERPO OLGA Fecha: 20/10/211
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2.3.5.1.4. Aspectos estructurales del yacimiento
La estructura más importante que se ha reconocido, es la presencia de un
fallamiento post mineral de extensión regional que en toda su magnitud se
aprecia en la bocamina del nivel 4690 y en la superficie del yacimiento,
cuyas trazas han originado un alineamiento de hundimientos o depresiones.
Esta estructura ingresa longitudinalmente al yacimiento de N-S, subdividido
en dos ramales.
La falla más importante se emplazó entre Estela y Olga, originando las
brechas mineralizadas por colapso y hundimiento del cuerpo masivo cuyo
tope de sulfuros de zinc en Estela quedó por el nivel 4690. Las brechas
mineralizadas antes descritas representarían la traza de esta falla
longitudinal en todos los niveles. La presencia del cuerpo masivo perturbado,
que se ha desprendido del cuerpo masivo por efectos de esta falla
longitudinal ubicada en el piso del cuerpo principal, que limita a ambos, ha
incrementado la potencia del cuerpo masivo por repetición.
El cuerpo Olga también se encuentra afectada desde los niveles inferiores
hasta el nivel 4730. Se caracteriza por tener un rumbo sinuoso y ondulante
con una zona de falla de 3-4 metros con inclinación subvertical, por este
efecto en varios sectores ha interceptado al cuerpo Olga, haciéndolo
inestable. Otra particularidad de esta estructura en toda su longitud, es la
presencia de brechas y fragmentos mineralizados de esfalerita y pirita en la
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zona de falla. Presenta una matriz panizada compuesta por dichos minerales
molidos.
2.3.5.2. CUERPO MINERALIZADO TINYAG (LIMPE SUR)
El cuerpo mineralizado de Tinyag corresponde a la continuidad de los
cuerpos mineralizados Estela y Olga de Limpe Centro. En la zona de estudio
se encuentran formando un solo cuerpo con seis horizontes en superficie y
dos horizontes principales en profundidad. La mineralización se encuentra
diseminada dentro del Skarn y formando cuerpos masivos de esfalerita
(Marmatita), pirita, calcopirita, magnetita, etc.
En los cuerpos principales se han encontrado valores altos promedio del
horizonte de hasta 28.89 % de Zn, 1 % de Cu, y valores bajos de Pb 0.02 %
y Ag 6.53 g/t. El Skarn se formó por reacción pirometasomática, originada
por el contacto de rocas carbonatadas y fluidos silicatados, por acción de la
difusión del calcio y la sílice a altas temperaturas. Se trata de un exoskarn
sin afloramiento de roca intrusiva, compuesto por una variedad de minerales,
tales como, granates de composición intermedia, grosularia, andradita,
actinolita, tremolita, hedenbergita, magnetita, especularita, cuarzo, calcita;
acompañados en menor proporción por clorita, epidota, etc.; los granates
son de color verde amarillento, con algunos tintes marrones, textura masiva
a granular.
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Plano N° 08 SECCIÓN LONGITUDINAL DE MINA TINYAG
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla SECCIÓN LONGITUDINAL DE MINA
TINYAG Fecha: 10/10/211
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Foto N° 2. FORMACIÓN CUERPO MASIVOS DE ESFALERITA
Según la clasificación química estaría dentro de los Skarn de Ca-Fe-Si por
su composición mineralógica; como dijimos anteriormente seria un Skarn sin
intrusivo expuesto. El Skarn de Tinyag es más característico y típico, en
relación al Skarn de Limpe Centro, donde no es muy claro, detectándose
solamente una asociación débil de granates. Esto indicaría que el intrusivo
está más cerca a Tinyag, tratándose de la misma formación calcárea. Esta
teoría estaría corroborada por el yacimiento de Skarn de Chupa ubicado 600
metros al NW de Tinyag
50
2.3.5.2.1. Geología económica
El afloramiento del cuerpo mineralizado en la zona es restringido, debido a
que se encuentra mayormente con cobertura morrénica y material reciente,
existió un pequeño afloramiento de Skarn con mineralización diseminada y
pequeños lentes de sulfuros, esfalerita (Marmatita), pirita, pirrotita,
acompañados de cuarzo, calcita, magnetita, especularita y algo de limonitas.
El muestreo realizado arrojó leyes promedio de 5.69 % Zn, 0.02 % Pb, 0.10
% Cu y 0.15 oz/t Ag.
Existen también pequeños afloramientos al sur de óxidos de hierro,
compuestos por cuarzo poroso, con relleno de limonitas y menor proporción
de hematita. El muestreo realizado arroja una ley promedio de 0.25 % Zn,
0.10 % Pb, 0.04 % Cu y 0.37 oz/tc Ag.
2.3.5.2.2. Alteración y mineralización
La alteración metasomática se desarrolló en la caliza, caracterizada por la
presencia de granates, tremolita, epidota, calcita, etc. Formando el Skarn. El
proceso de mineralización metálica ocurrió posteriormente a la Skarnización
o probablemente empezó antes de que cesara completamente la formación
del Skarn, mediante un estadio hidrotermal tardío, los fluidos reemplazaron
mayormente al Skarn y rellenaron intersticios y fracturas, la mineralización
de zinc se encuentra en cuerpos masivos, en diseminados, en manchas y
venillas.
51
2.3.5.2.3. Controles de mineralización
Los controles más importantes en el yacimiento de Skarn son: estratigráfico
y estructural.
a. Control estratigráfico
La presencia de rocas calcáreas (calizas) actúa como zonas de
metasomatismo cuando son intruidas por rocas ácidas, originando zonas de
Skarnización, que luego son aprovechadas por las soluciones mineralizantes
tardías para su reemplazamiento metálico.
b. Control estructural
Las observaciones hechas en el campo indican que la mineralización es
posterior a la formación del Skarn y ésta mineralización está controlada por
el fracturamiento originado por fuerzas tensiónales, que son aprovechadas
para la circulación de los fluidos, rellenando y reemplazando al Skarn.
2.3.5.2.4. Secuencia paragenética de formación de minerales
Del estudio de las muestras tomadas en superficie se deduce la secuencia
siguiente:
1. Gangas (granate, epidota, actinolita-tremolita)
2. Cuarzo
3. Magnetita-calcita
4. Hematita
5. Pirrotita-pirita
6. Esfalerita-calcopirita
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7. Minerales de alteración (limonita, clorita, etc.)
2.3.5.2.5. Mineralogía del yacimiento
La mineralogía del yacimiento es variada, entre los minerales de mena
tenemos esfalerita, marmatita, calcopirita, sulfuros secundarios de cobre
(calcosita, covelita); la ganga está compuesta por pirita, pirrotita, magnetita,
hematita, cuarzo, calcita, granates etc.
2.3.5.3. YACIMIENTO CHUPA
El yacimiento de Chupa se encuentra emplazado en las calizas de la
formación Pariahuanca, la cual constituye la base de la secuencia calcárea y
suprayace a la formación Farrat compuesta por cuarcitas y areniscas
cuarzosas.
En la zona de Chupa no se han reconocido rocas intrusivas, pero la
existencia de cuerpos mineralizados por reemplazamiento, sugiere la
presencia de intrusiones cercanas, que no afloran pero que probablemente
han quedado muy cerca en forma de taco (plug) no aflorante.
Superficialmente no se han reconocido rocas metamórficas, los Skarn
gradan directamente a calizas frescas, posiblemente porque la temperatura
no ha sido suficiente para su formación.
Entre las rocas metasomático tenemos el Skarn, como resultado del
reemplazamiento metasomático de las calizas Pariahuanca, según las
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relaciones estructurales se trata de un Skarn sin intrusivo expuesto,
presumiéndose un contacto ígneo en profundidad.
El Skarn es de color verde oscuro, masivo y está compuesto por una
variedad de minerales: granates de la variedad andradita- grosularia,
hedenbergita, tremolita; además de cuarzo, calcita, magnetita, ilvaita,
especularita, acompañados de clorita, epidota, etc.
Por la mineralogía observada en el Skarn de Chupa, estaría dentro de los
Skarn de Ca-Fe-Si, originado por reemplazamiento de calizas relativamente
puras.
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Plano N° 09. YACIMIENTO CHUPA
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla YACIMIENTO CHUPA Fecha: 10/10/211
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2.3.5.3.1. Fallamiento y fracturamiento
Estructuralmente la zona se encuentra perturbada, por un sistema de
fallamiento transversal y diagonal a la estratificación, con direcciones NE-SW
y buzamientos entre 80° y 85° al SE, acompañados por fallas menores de
cizallamiento. Se han reconocido 5 fallas principales, salvo que un estudio
más detallado determine otra cosa.
2.3.5.3.2. Geología económica
El yacimiento de Chupa comprende dos cuerpos mineralizados irregulares
de reemplazamiento metasomático, separados por 120 metros de distancia;
de norte a sur que han sido denominados “Cuerpo Norte” y “Cuerpo Sur”.
A. Descripción del Cuerpo Norte
En este cuerpo la parte masiva no aflora, se encuentra cubierta por material
coluvial y por las areniscas calcáreas de la formación Farrat. Las areniscas
calcáreas se encuentran oxidadas a consecuencia de las soluciones
mineralizantes que ascendieron por las fracturas después de mineralizar a
las calizas Pariahuanca. El muestreo en superficie arrojó un promedio de
1.40 % Zn, 0.09 % Pb, 0.53 % Cu, 1.03 oz/tc Ag.
Con el nivel 4600 se ha explorado el Cuerpo Norte en las calizas
Pariahuanca, habiéndose encontrando skarn con mineralización masiva y
diseminada, compuesta por esfalerita, marmatita, pirita, pirrotita, magnetita;
en este cuerpo no se encontró ilvaita (Plano N° 10).
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El cuerpo tiene 6 metros de potencia por 13 m de longitud reconocida con
una ley promedio de 12 % Zn.
Plano N° 10 MINERALIZACIÓN DE SKARN MASIVO
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Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla MINERALIZACIÓN DE SKARN
MASIVO Fecha: 10/09/211
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B. Descripción del Cuerpo Sur
El Cuerpo Sur aflora entre las cotas 4675 y 4725, la geometría de su
afloramiento es irregular, limitado por la falla 1 que pone en contacto la
formación Farrat con la formación Pariahuanca.
De acuerdo a la cartografía se ha dividido en dos partes. La primera
corresponde a Skarn con pequeños lentes de ilvaita, magnetita y sulfuros
diseminados de esfalerita, pirita, pirrotita, el muestreo realizado da leyes
bajas de Zn 2.6 %. La segunda parte corresponde a un cuerpo masivo en
Skarn de 22 metros de ancho por 35 metros de longitud como promedios,
con mineralización compacta y masiva de magnetita-ilvaita con sulfuros
diseminados y en lentes de esfalerita (Marmatita), pirita-pirrotita, se
encuentra oxidado con limonita, hematita y especularita, el espesor de los
óxidos se estima entre los 3 y 4 metros, con una ley promedio de Zn de
11.6%.
2.3.5.3.3. Tipo y origen del yacimiento
El yacimiento de Chupa es del tipo Skarn, sin intrusivo expuesto, originado
por reemplazamiento metasomático de las calizas de la formación
Pariahuanca a partir de soluciones hidrotermales residuales, provenientes
del intrusivo cuyo tipo se desconoce. De acuerdo a su génesis está dentro
de los yacimientos epigenéticos.
58
2.3.5.3.4. Alteraciones y mineralización
La alteración principal es el Skarn, seguido de las calizas recristalizadas algo
silicificadas, hay abundante ilvaita, como producto de alteración tenemos la
clorita, epidota, etc. La mineralización metálica ocurrió después de la
formación de Skarn, mediante un estado hidrotermal tardío, los fluidos
hidrotermales al migrar reemplazaron al Skarn, como también rellenaron
fracturas preexistentes. La mineralización en el yacimiento se encuentra en
forma masiva, compacta, diseminada y como relleno de fracturas y es
variada, existiendo minerales de mena como esfalerita (Marmatita), en
menor cantidad la calcopirita. La ganga del yacimiento está compuesta por
pirita, pirrotita, magnetita, ilvaita, cuarzo, calcita, etc.
2.3.5.3.5. Controles de mineralización
Los controles más importantes en el yacimiento tipo Skarn son: estratigráfico
y estructural.
A. Control estratigráfico
Las rocas calcáreas (calizas) de la formación Pariahuanca, fueron afectadas
por el metasomatismo al ser intruidas por rocas ácidas, originando zonas de
Skarnización, que luego son aprovechadas por las soluciones mineralizantes
tardías. También se observa que algunos horizontes de la caliza no son
favorables para la Skarnización y por ende para la mineralización.
59
B. Control estructural
El emplazamiento de la mineralización ha seguido conductos originados por
el fracturamiento del cuerpo Skarn, debido a fuerzas tensiónales que luego
han sido aprovechadas por las soluciones mineralizantes reemplazando y
rellenando las fracturas del Skarn, así como también rellenando los poros del
mismo.
Existe un fallamiento post mineral tal como la falla F-1 que controla el cuerpo
mineralizado en superficie y en los niveles existe también un fracturamiento
transversal dentro del cuerpo mineralizado, no se observa mucha lixiviación
superficial ni enriquecimiento secundario, posiblemente debido a que la
mineralización en el Skarn es muy densa.
2.3.5.3.6. Paragénesis de la formación de minerales
La paragénesis de los minerales en Chupa es como sigue:
1. Pirrotita-cuarzo
2. Esfalerita-pirita
3. Calcopirita
4. Pirita-esfalerita
5. Esfalerita Marmatita.
60
2.3.6. Valores unitarios y valores mínimos minable
2.3.6.1. Valorización del mineral
La valorización de los minerales depende de la forma en la que estos se
comercializicen y del tipo de mineral o metal en cuestión. Existen variables
como:
1) Valor del mineral en cancha
2) Precio del metal en el mercado
3) Ley de cabeza del mineral
2.3.6.2. Ley de corte
La ley de corte es conocida también como la ley mínima explotable o Cut off
determinada con el propósito de clasificar los minerales en económicos y no
económicos por un periodo de tiempo determinado. Existen 3 tipos de leyes
de corte:
2.3.6.2.1. Cut off geológico
Es el mineral recuperable cuyo valor es equivalente a la suma de los costos
de minado (Cm), de concentración (Cc), gastos indirectos de operación
(GIO) y la compensación por tiempo de servicio del personal del
campamento (Ts)
61
2.3.6.2.2. Cut off operacional
Es el Cut off geológico más los gastos no asignados y financieros de la
empresa. En caso de que la empresa posea más de una unidad minera se
considera la proporción de gastos no asignados y financieros aplicables a
cada mina
2.3.6.2.3. Cut off empresarial
Es el Cut off operacional mas la depreciación aplicada al equipo de la mina y
la tonelada (Compensación por tiempo de servicios) del personal
administrativo de la empresa en general.
2.3.6.3. Dilución, recuperación y perdida del mineral
Fijados los parámetros que determinan el grado de reservas económicas, no
hay ningún método de explotación racional permite recuperar la totalidad de
las reservas minables. La dilución del mineral es producto a consecuencia
de la aplicación práctica del método de explotación, tratándose de una
contaminación del mineral.
El grado de aprovechamiento de las reservas e indirectamente las pérdidas
de mineral que se producen:
a) Tipos y fuentes de dilución
b) Perdidas de mineral
62
c) Diluciones y recuperaciones mineras según los distintos métodos de
explotación
2.3.6.4. Costo de minado
Los costos de inversión son necesarios para la adquisición de los activos
necesarios para poner en producción a un proyecto, esto tiene dos
componentes capital fijo y capital circulante.
2.3.6.5. Clasificación de mineral
2.3.6.5.1. Mineral probado
Es aquel que como consecuencia de las labores realizadas de los muestreos
obtenidos y de las características geológicas conocidas, prevé riesgo de la
discontinuidad. El factor de continuidad aplicable al tonelaje de mineral
probado es de 1.0.
2.3.6.5.2. Mineral Probable
Es aquel en el que el riesgo es mayor el indicado por el mineral probado,
pero que tiene suficientes evidencias geológicas para suponer la continuidad
del mineral, sin poder asegurar su dimensión (parámetros geológicos) ni el
contenido de sus avalores. El coeficiente de certeza, factor de continuidad
aplicable al tonelaje de mineral probable es de 0.75.
63
2.3.6.5.3. Mineral prospectivos
Es aquel cuyos tonelajes estimados se basan mayormente en el amplio
conocimiento del carácter geológico del depósito, debiendo tener algunas
muestras y mediciones para su dimensionamiento. El estimado o apreciación
se base en la continuidad asumida o inferida la repetición de evidencias
geológicas, los cuales pueden ser diagramas de curvas y/o cocientes
metálicos, algunos sondajes diamantinos, trincheras o labores subterráneos
parcialmente accesibles con muestras aisladas áreas de influencias
cercanas a bloques de mineral probado o probable.
2.3.6.5.4. Mineral marginal
Son aquellos que cubren los gastos directos (incluyendo regalías) y parte de
los indirectos no así totalmente amortizaciones depreciaciones y gastos
financieros. Su operación no da utilidad pero ayuda a disminuir las pérdidas
provocadas por los gastos fijos que no evitaría con la paralización o
disminución de la escala de operaciones.
Este mineral es potencial porque con mejoras en los parámetros (reducción
de costos o aumento de precio de los metales) pueden convertirse en
reservas mineras
64
CAPÍTULO III
DESCRIPCION DE METODO DE EXPLOTACION
3.1. Minería general
La explotación subterránea de yacimientos metálicos es más antigua que la
del carbón y potasa. Numerosos metales como el oro, plata, hierro, cobre,
plomo, mercurio, etc., han tenido importancia capital en las antiguas
civilizaciones, el aprovisionamiento de estas materias primas eran la mayor
preocupación del hombre andino.
La existencia de un yacimiento metálico bastaba para empezar el laboreo,
aun no siendo conocido el concepto de yacimiento económicamente
explotable. La rentabilidad carecía de importancia frente a la posesión del
mineral explotable.
65
3.1.1. Conceptos generales sobre depósitos de minerales
Se consideran como depósitos de minerales a concentraciones de minerales
útiles que después de su explotación y tratamiento se usan como materias
para otras industrias.
Desde el punto de vista minero estos depósitos se consideran de varios
tipos:
3.1.1.1. Veta o Filón.
Es una fractura de la corteza terrestre que aloja sustancias minerales
metálicas y ganga, como consecuencia de la precipitación de las soluciones
hidrotermales. Son de forma tabular con gran superficie y un espesor
relativamente pequeño.
3.1.1.2. Cuerpos Mineralizados.
Son conocido también con el nombre de ORE BODIES, son depósitos
irregulares, es decir que no tienen forma ni tamaño definido, son derivados
por emplazamiento de sulfuros económicos.
3.1.1.3. Mantos.
Son yacimientos de forma tabular más o menos horizontal que se han
formado entre dos capas, es decir que son depósitos interestraficados.
66
3.1.1.4. Diseminaciones.
En este tipo de depósitos los granos de mineral están espaciados dentro de
la masa de roca. Muy raras veces aparecen
3.2. CLASIFICACIÓN DE METODO DE MINADO
Es necesario ejecutar un proceso de selección del método de explotación
mediante un análisis sistemático global de parámetros específicos del
yacimiento como son: geometría del yacimiento, distribución de leyes,
aspectos económicos, limitaciones ambientales, propiedades geomecánicas
del mineral y la roca encajonante.
La variabilidad de esos parámetros y las dificultades de cuantificación total
de los mismos impiden el desarrollo de reglas rígidas y esquemas precisos
de explotación aplicables a cada yacimiento particular
3.2.1. MÉTODO POR SUBNIVELES ASCENDENTE CON RELLENO
CONSOLIDADO
Empresa Minera Iscaycruz S.A. en su afán de ofrecer productividad y a la
vez seguridad ha empleado un moderno método de explotación subterránea
nacido por la necesidad de lograr la estabilidad en corto tiempo tanto del
macizo rocoso como del cuerpo mineralizado, estabilidad afectada por la
presencia de numerosas discontinuidades y rocas de mala calidad.
67
3.2.2. DESCRIPCION DEL METODO DE MINADO
Este método es conocido también con el término “Sublevel Stoping” y
consiste en dejar cámaras vacías después de la extracción del mineral.
El método de explotación se caracteriza por su gran productividad debido a
que las labores de preparación se realizan en su mayor parte dentro del
mineral. Para prevenir el colapso de las paredes, los cuerpos grandes
normalmente son divididos en dos o más tejeos; la recuperación de los
pilares se realiza en la etapa de relleno cementado.
El éxito del método radica en el estricto paralelismo de los cruceros (entre
los subniveles) en la rapidez con la que rellenan y la calidad de relleno
cementado.
El método se caracteriza por su alta productividad, bajo costo aplicado a
yacimientos de potencias moderadas y porque la perforación se realiza de
subnivel a subnivel con taladros largos
3.2.3. CONSIDERACIONES Y CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO
Las malas condiciones geomecánicas de los cuerpos mineralizados han
subdividido a los cuerpos en subniveles con un máximo de 12 metros de
altura y 6 metros de ancho. La explotación se realiza a través de los
subniveles y niveles horizontales a intervalos verticales fijos en forma
ascendente. Cada uno de ellos se desarrolla según un conjunto de galerías
68
que cubren la sección completa del mineral y según sea el sistema de
perforación en abanico, anillo o en paralelo.
Condición de aplicación:
En yacimientos de potencias entre 5 a 35 m.
En yacimientos con buzamientos verticales o próximos a ella.
En macizo rocoso de alta y media competencia.
En yacimientos cuyo método de explotación sea compatible con el
método por subniveles.
3.2.4. LABORES DE ACCESO, DESARROLLO Y PREPARACION
Lo constituyen rampas y socavones; dependiendo de las dimensiones y
del equipo a emplearse.
Lo constituyen la rampa y las galerías de nivel (-8, -9) realizadas en
material estéril.
Estas galerías son de uso para extracción y transporte de mineral hacia
los puntos de carguío.
Lo constituyen en si los subniveles, se caracterizan por estar
desarrollados íntegramente en mineral. Estas labores son importantes
porque constituyen un % regular en la producción del método.
69
Plano N° 11 PREPARACION Y DESARROLLO DE LABORES
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla PREPARACION Y DESARROLLO DE
LABORES Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
70
Plano N° 12 SUBNIVELES, RAMPAS Y CHIMENEAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla SUBNIVELES, RAMPAS Y CHIMENEAS Fecha: 30/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
3.2.5. PRODUCCIÓN PERFORACIÓN Y VOLADURA CON TALADROS
LARGOS
Es ventajoso emplear este sistema en yacimientos verticales de buena
potencia. Las operaciones de perforación en subniveles, se realiza los
taladros largos usando barras de extensión para lograr una longitud
71
adecuada resultante de las pruebas que presenta una desviación del 1%
cantidad que permite controlar la perforación.
Perforación Horizontal se utilizaron:
Equipo BOOMER - H 281
Presión aire 6 Bar.
Presión de agua 10 – 12 Bar.
Presión de percusión alta 180 Bar.
Presión de percusión baja 130 Bar.
Presión rotación 40 – 70 Bar.
Velocidad de penetración 32 m/hr.
Longitud de barra 3,0mts.
Diámetro de broca 45m.m.
Metros perforados por mes 3 375 m
Producción horizontal/mes 27 155Tn
Perforación vertical se utilizaron
Equipo Simba H 357
Perforadora COP 1238ME (15KW)
Tipo de Malla Vertical Paralelo ( 50% 50% )
Longitud de Taladro 15 metros
Diámetro 64mm (2 ½”)
Tipo de Roca Mineral Masivo Esfalerita - Skarn.
72
Veloc. de Penetración 27 m.p/hr
Rendimiento por día 256 m.p/día
Disponibilidad Mecánica 94%
Desviación (a 10 mts) 0,10 m (< 1%)
Costo (Incl. Rptos, Aceros 3,12 $ /m.p
Energ., M.O) 0,45 $ / ton
Plano N° 13 PERFORACIÓN VERTICAL VISTA EN PLANTA
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla PERFORACIÓN VERTICAL VISTA EN
PLANTA Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
73
Figura N° 01 PERFORACIÓN VERTICAL ASCENDENTE Y DESCENDENTE
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla PERFORACIÓN VERTICAL
ASCENDENTE Y DESCENDENTE Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
74
Plano N° 14 DISTRIBUCIÓN DE TALADROS VERTICALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla DISTRIBUCIÓN DE TALADROS
VERTICALES Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
De acuerdo al diseño a la malla de voladura se inicia el carguío de los
taladros:
Parámetros de Voladura en paralelo
Toneladas a romper = 1 972 t
Factor de potencia = 0,15 k/t
Total de explosivo = 296 kg.
Razón lineal de carga = 2,20 k/m
75
Tons por metro perforado = 11,6
Metros cargados = 116 m
Total metros de taco = 54 m
Voladura en taladros vertical.
Plano N° 15 DISTRIBUCIÓN DE FANELES EN VOLADURA VERTICAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla DISTRIBUCIÓN DE FANELES EN
VOLADURA VERTICAL Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
taco
explosivo
76
Plano N° 16 DISEÑO DE MALLA EN VOLADURA HORIZONTAL.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla DISEÑO DE MALLA EN VOLADURA
HORIZONTAL. Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
3.2.6. Limpieza, carguío y transporte de mineral
El sistema de limpieza y carguío de mineral roto se efectúa con ayuda de
Scooptrams de 6 Yd3 a control remoto, la distancia de acarreo varía entre
100 y 140 metros, desde las ventanas de carguío, la eficiencia del transporte
es dura de roer en la minería subterránea. Los camiones Mercedes-Benz
Axor son lo suficientemente potentes para transportar cargas de 22.5 TN
durante largos períodos y, a menudo, a grandes distancias, a través de las
rampas hasta los stop pile recorridos a 4.5 kilómetros de distancia.
77
Figura N° 02. SISTEMA DE LIMPIEZA, CARGUÍO Y TRANSPORTE DE
MINERAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla SISTEMA DE LIMPIEZA, CARGUÍO Y
TRANSPORTE DE MINERAL Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
78
CAPÍTULO IV
ESTUDIO GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO
4.1. Generalidades.
La caracterización de un macizo rocoso constituye la fase inicial en todo
estudio geológico-geotécnico e implica la descripción de las características
particulares que intervienen y que juegan un papel importante en el
comportamiento Geomecánico del macizo rocoso frente a procesos de
desestabilización, como pueden ser la ejecución de excavaciones a tajo
abierto y subterráneo o cualquier otro mecanismo que altere el estado inicial
del macizo rocoso como elemento de construcción. Es importante mencionar
que la caracterización de macizos rocosos esta fundamentalmente basada
en las observaciones y descripciones hachas a partir de afloramientos y
sondajes de perforación. Es ese sentido dichas descripciones no solo tiene
que tener un contenido geológico sino que también deben estar
79
acompañadas de medidas y ensayos adicionales, que junto al análisis
Geomecánico permiten obtener parámetros básicos de diseño en los
proyectos de ingeniería de rocas.
4.2. Estudio Geomecánico de las labores de exploración subterránea,
desarrollo, preparación y explotación
4.2.1. Mina Limpe
4.2.1.1. Labores de Desarrollo: Nuestras labores de desarrollo están en la
Formación Chimú, que consta de roca metamórfica cuarcita y roca
sedimentaria arenisca.
4.2.1.1.1. CONDICIONES GEOMECÁNICAS - FORMACION CHIMU:
Litológicamente la formación consiste de una cuarcita de grano medio, de
textura masiva, color blanquecino. Se presenta en bancos de hasta tres
metros de potencia, fracturada y diaclasada, por su naturaleza constituye la
parte escarpada de los cerros. En el cual está construida la rampa y parte
del pívot (acceso al cuerpo)
Roca =Cuarcita
RMR ajustado= 53
Q = 12.5
Correlación entre RMR y Q = 67
Calidad de Roca = REGULAR A BUENA
Tiempo de Autosoporte= 8 meses aprox
80
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 50 - 100 MPa 7
RQD 75 - 90 % 17
Espaciamiento de las Discontinuidades 20 - 6 cm 8
4 Condición de Discontinuidades 3 - 10 m 2< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Ligera 5
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Media -5RMR 89 Básico 58
Roca Tipo: REGULARRMR 89 Ajustado 53
Roca Tipo: REGULAR
Sistema Q
VARIABLES
1 RQD2 Jn3 Jr4 Ja5 Jw6 SRF
PARAMETROSCARACTERISTICAS
DEL MACIZOVALOR
RQD 60% 75Número de Sistemas de Juntas Tres Familias 9Número de Rugosidad de Juntas Ondulosas, Rugosas 3Número de Alteración de Juntas Lig. Alteracion 2Factor de Reducción por agua en juntas Secas 1Factor de Reducción de Esfuerzos Cobertura media 1
Q ' 12.5
Roca Tipo:BUENA
Roca Tipo:BUENA
Q Ajustado 12.5
Correlación entre el RMR y el Q
RMR = 9 x LnQ +44 = 67
8.8
1.612.5
Maxima abertura sin sostenimiento =
ESR =Q =
2(ESR)Q0.4
=
81
4.2.1.1.2 CONDICIONES GEOMECÁNICAS - FORMACION SANTA
La formación Santa está constituida de calizas grises azuladas,
estratificación delgada. En el área de Iscaycruz la formación Santa se ubica
longitudinalmente en la parte central y es importante por el emplazamiento
de los Cuerpos mineralizados de reemplazamiento, tiene una potencia de 40
a 80 metros. En esta formación esta constituido por la caja techo del mineral
y el cuerpo de mineral propiamente dicho. Donde hemos construido la
galería y los cruceros en mineral
Roca = Arenisca
RMR ajustado= 42
Q = 5.4
Correlación entre RMR y Q = 59
Calidad de Roca = REGULAR
Tiempo de Autosoporte= 2 meses aprox.
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 50 - 100 MPa 7
RQD 50 - 75 % 13
Espaciamiento de las Discontinuidades 20 - 6 cm 8
4 Condición de Discontinuidades 3 - 10 m 2< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Ligera 5
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Muy desfavorable -12RMR 89 Básico 54
Roca Tipo: REGULARRMR 89 Ajustado 42
Roca Tipo: REGULAR
82
Sistema Q
VARIABLES
1 RQD2 Jn3 Jr4 Ja5 Jw6 SRF
PARAMETROSCARACTERISTICAS
DEL MACIZOVALOR
RQD 60% 65Número de Sistemas de Juntas Tres Familias 9Número de Rugosidad de Juntas Ondulosas, Rugosas 2Número de Alteración de Juntas Lig. Alteracion 2Factor de Reducción por agua en juntas Secas 1Factor de Reducción de Esfuerzos Cobertura media 1
Q ' 5.4
Roca Tipo:REGULAR
Roca Tipo:REGULAR
Q Ajustado 5.4
Correlación entre el RMR y el Q
RMR = 9 x LnQ +44 = 59
6.3
1.65.4
Maxima abertura sin sostenimiento =
ESR =Q =
2(ESR)Q0.4
=
83
4.2.1.2. LABORES DE PREPARACIÓN: En las labores de preparación
están ubicadas dentro de la formación Santa, que conforman la roca
sedimentaria caliza, el cual se ha evaluado geomecánicamente.
4.2.1.2.1 CONDICIONES GEOMECÁNICAS - FORMACION SANTA
La formación Santa está constituida de calizas grises azuladas,
estratificación delgada. En el área de Iscaycruz la formación Santa se ubica
longitudinalmente en la parte central y es importante por el emplazamiento
de los Cuerpos mineralizados de reemplazamiento, tiene una potencia de 40
a 80 metros. En esta formación está constituido por la caja techo del mineral
y el cuerpo de mineral propiamente dicho. Donde hemos construido la
galería y los cruceros en mineral.
Roca =Caliza
RMR ajustado= 44
Q = 5.4
Correlación entre RMR y Q = 59
Calidad de Roca = REGULAR
Máxima Abertura sin sostenimiento =6.3 m
Tiempo de Autosoporte= 2 meses aprox.
84
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 50 - 100 MPa 7
RQD 25 - 50 % 8
Espaciamiento de las Discontinuidades 20 - 6 cm 8
4 Condición de Discontinuidades 3 - 10 m 2< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Ligera 5
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Media -5RMR 89 Básico 49
Roca Tipo: REGULARRMR 89 Ajustado 44
Roca Tipo: REGULAR
Sistema Q
VARIABLES
1 RQD2 Jn3 Jr4 Ja5 Jw6 SRF
PARAMETROSCARACTERISTICAS
DEL MACIZOVALOR
RQD 60% 65Número de Sistemas de Juntas Tres Familias 9Número de Rugosidad de Juntas Ondulosas, Rugosas 2Número de Alteración de Juntas Lig. Alteracion 2Factor de Reducción por agua en juntas Secas 1Factor de Reducción de Esfuerzos Cobertura media 1
Q ' 5.4
Roca Tipo:REGULAR
Roca Tipo:REGULAR
Q Ajustado 5.4
Correlación entre el RMR y el Q
RMR = 9 x LnQ +44 = 59
6.3
1.65.4
Maxima abertura sin sostenimiento =
ESR =Q =
2(ESR)Q0.4
=
85
4.2.1.3. LABORES DE EXPLOTACIÓN: Nuestras labores de explotación
están íntegramente en la Formación Santa, el cual conforma la zona de la
caliza que han sido reemplazado mineralógicamente por el proceso de skar.
Las condiciones geomecánicas de detallan en los cuadros siguientes:
86
4.2.2. MINA CHUPA
4.2.2.1 CONDICIONES GEOMECÁNICAS:
Roca =Caliza
RMR ajustado= 51
Q = 15.0
Correlación entre RMR y Q = 68
Calidad de Roca = REGULAR
Máxima Abertura sin sostenimiento =9.5 m
Tiempo de Autosoporte= 8 meses aprox.
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 50 - 100 MPa 7
RQD 50 - 75 % 13
Espaciamiento de las Discontinuidades 20 - 6 cm 8
4 Condición de Discontinuidades 1 - 3 m 4< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Ligera 5
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Media -5RMR 89 Básico 56
Roca Tipo: REGULARRMR 89 Ajustado 51
Roca Tipo: REGULAR
87
Sistema Q
VARIABLES
1 RQD2 Jn3 Jr4 Ja5 Jw6 SRF
PARAMETROSCARACTERISTICAS
DEL MACIZOVALOR
RQD 60% 60Número de Sistemas de Juntas Dos Familias y ocasioanles 6Número de Rugosidad de Juntas Ondulosas, Rugosas 3.0Número de Alteración de Juntas Lig. Alteracion 2Factor de Reducción por agua en juntas Secas 1Factor de Reducción de Esfuerzos Cobertura media 1
Q ' 15.0
Roca Tipo:BUENA
Roca Tipo:BUENA
Q Ajustado 15.0
Correlación entre el RMR y el Q
RMR = 9 x LnQ +44 = 68
9.5
1.615
Maxima abertura sin sostenimiento =
ESR =Q =
2(ESR)Q0.4
=
88
4.2.3. MINA TINYAG 1
4.2.3.1. CONDICIONES GEOMECÁNICAS:
Calidad de roca del Mineral:
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 25 - 50 MPa 4
RQD 25 - 50 % 8
Espaciamiento de las Discontinuidades < 6 cm 5
4 Condición de Discontinuidades 1 - 3 m 4< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Moderadamente 3
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Media -5RMR 89 Básico 43
Roca Tipo: REGULARRMR 89 Ajustado 38
Roca Tipo: MALA
Roca =Arenisca
RMR ajustado= 41
Q = 8.30
Correlación entre RMR y Q = 63
Calidad de Roca = REGULAR
Máxima Abertura sin sostenimiento =7.5 m
Tiempo de Autosoporte=2 meses aprox.
89
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 25 - 50 MPa 4
RQD 50 - 75 % 13
Espaciamiento de las Discontinuidades 20 - 6 cm 8
4 Condición de Discontinuidades 1 - 3 m 4< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Ligera 5
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Muy desfavorable -12RMR 89 Básico 53
Roca Tipo: REGULARRMR 89 Ajustado 41
Roca Tipo: REGULAR
Sistema Q
VARIABLES
1 RQD2 Jn3 Jr4 Ja5 Jw6 SRF
PARAMETROSCARACTERISTICAS
DEL MACIZOVALOR
RQD 50% 50Número de Sistemas de Juntas Tres Familias 9Número de Rugosidad de Juntas Ondulosas, Rugosas 3.0Número de Alteración de Juntas Lig. Alteracion 2Factor de Reducción por agua en juntas Secas 1Factor de Reducción de Esfuerzos Cobertura media 1
Q ' 8.3
Roca Tipo:REGULAR
Roca Tipo:REGULAR
Q Ajustado 8.3
Correlación entre el RMR y el Q
RMR = 9 x LnQ +44 = 63
7.5
1.68.3
Maxima abertura sin sostenimiento =
ESR =Q =
2(ESR)Q0.4
=
90
4.2.4. YACIMIENTO DE TINYAG II
4.2.4.1. CONDICIONES GEOMECÁNICAS:
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 25 - 50 MPa 4
RQD < 25 % 3
Espaciamiento de las Discontinuidades < 6 cm 5
4 Condición de Discontinuidades 1 - 3 m 4< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Moderadamente 3
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Media -5RMR 89 Básico 38
Roca Tipo: MALARMR 89 Ajustado 33
Roca Tipo: MALA
Roca =Arenisca
RMR ajustado= 48
Q = 8.3
Correlación entre RMR y Q = 63
Calidad de Roca = REGULAR
Máxima Abertura sin sostenimiento =7.5 m
Tiempo de Autosoporte= 2 meses aprox.
91
123
* Persistencia
* Apertura* Rugosidad* Relleno
* Intemperismo
5
6
SISTEMA RMR 89
PARAMETROSVALORES Y
CARACTERISTICASVALUACION
Resistencia a la Compresión Uniaxial de roca intacta 25 - 50 MPa 4
RQD 50 - 75 % 13
Espaciamiento de las Discontinuidades 20 - 6 cm 8
4 Condición de Discontinuidades 1 - 3 m 4< 0.1 mm 5
Lig Rugoso 3Suave < 5 mm 1
Ligera 5
Agua Subterránea Humedo 10
Ajuste por Orientación de Estructuras Media -5RMR 89 Básico 53
Roca Tipo: REGULARRMR 89 Ajustado 48
Roca Tipo: REGULAR
Sistema Q
VARIABLES
1 RQD2 Jn3 Jr4 Ja5 Jw6 SRF
PARAMETROSCARACTERISTICAS
DEL MACIZOVALOR
RQD 50% 50Número de Sistemas de Juntas Tres Familias 9Número de Rugosidad de Juntas Ondulosas, Rugosas 3.0Número de Alteración de Juntas Lig. Alteracion 2Factor de Reducción por agua en juntas Secas 1Factor de Reducción de Esfuerzos Cobertura media 1
Q ' 8.3
Roca Tipo:REGULAR
Roca Tipo:REGULAR
Q Ajustado 8.3
Correlación entre el RMR y el Q
RMR = 9 x LnQ +44 = 63
7.5
1.68.3
Maxima abertura sin sostenimiento =
ESR =Q =
2(ESR)Q0.4
=
92
4.3. ESTUDIO DE LOS TIPOS DE SOSTENIMIENTO REQUERIDO DE
LAS LABORES DE EXPLORACIÓN SUBTERRÁNEA
4.3.1. ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO
4.3.1.1. PERNOS DE ANCLAJE BARRA HELICOIDAL
Los pernos de anclaje de barra helicoidal podrán ser de 2.10m o 3.00 m. de
longitud siendo estos encapsulados con lechada de cemento, el diámetro de
los taladros de perforación será de 38 a 36mm. La composición del acero de
la barra helicoidal corresponderá a las especificaciones técnicas de esta, es
decir sujeto a los requisitos de propiedades mecánicas ASTM A615 grado 60
y grado 75.
La barra helicoidal tendrá un diámetro de 22mm. (7/8) y estará conjugada
con placas de sujeción de 200mm x 200mm que deberán tener como norma
técnica las especificaciones ASTM A536, grado 60; asimismo poseerán
tuercas de fijación que deberán tener norma ASTM A36.
4.3.1.2. SHOTCRETE VIA SECA
El concreto lanzado es un material cohesivo y alcanza mayor resistencia que
un concreto convencional con proporción de mezcla similar, esta
característica se obtiene por el grado de compactación que recibe como
consecuencia de la velocidad de impacto, con la que el “Chorro” de mezcla
se lanza sobre la superficie rocosa, que es del orden de 80 m/s
93
Su alta resistencia inicial se atribuye a la baja relación agua / cemento y al
empleo de acelerantes de fraguado, que han sido desarrollados para
conseguir altos valores de resistencia inicial.
4.3.1.2.1- FIBRAS DE REFUERZO
La introducción de la fibra metálica en el concreto, ofrece un refuerzo
tridimensional y aleatorio en toda la masa, transformando el concreto en un
material más flexible y dúctil. La resistencia a la tensión no sólo se da en una
o dos zonas en el concreto, sino que ocurre en toda la masa y en todas las
direcciones. El concreto reforzado con fibra metálica, puede resistir
esfuerzos mayores, antes y después de la aparición de la primera grieta.
Además ofrece mayor resistencia a la fatiga y al impacto que el concreto
reforzado con varilla o malla, y reduce la aparición de grietas y
despotillamientos. Si el concreto se agrieta, la fibra metálica minimizará la
apertura de esta grieta.
4.3.1.3. ESTABILIZACIÓN FORTIFICADA CON MALLAS Y PERNOS DE
ANCLAJE
En terrenos de roca incompetente fracturada, con tendencia al
desgajamiento por capas debido a al acción de las fuerzas de presión y
esfuerzo dinámicos, se hace necesario asegurar al arco de la bóveda a la
estructura de roca masiva e inalterada que se halla por encima de la zona
94
fracturada, y esto es posible mediante la introducción de los pernos de
anclaje. El elemento principal de fortificación es el perno de anclaje.
Asimismo, cuando se efectúan excavaciones de cámaras subterráneas para
la instalación de equipos, talleres de reparación, comedores, bodegas,
galerías de extracción y acceso, es decir, labores cuyo funcionamiento ha de
tener una larga duración, también se aplica la estabilización fortificada con
pernos de anclaje y mallas.
En este tipo de trabajos, el concreto proyectado es el complemento de la
estructura conformada por los pernos y la malla donde sin embargo cumple
una destacada función integradora, ya que sin el concreto, el trabajo de
estos elementos de fortificación sería deficiente y no cumplirían el trabajo
para el cual han sido instalados.
Para la estructura formada por pernos y mallas, el concreto proyectado
contribuye a darle la rigidez necesaria para que trabajen a plenitud, por
cuanto integra a estos elementos con la estructura natural del soporte
haciéndolos un todo indivisible. El perno asegura al conjunto con las
estructuras de roca sana y no fracturada, la malla aporta su tenacidad a los
esfuerzos de tracción y cizallamiento y el concreto consolida la integración
de la malla con el soporte. Además evita el desplazamiento de los estratos.
95
4.3.1.4. CIMBRAS O CERCHAS METÁLICAS
Son estructuras fabricadas con perfiles de acero de ala ancha para soporte
rígido, cuya función es otorgar inmediata seguridad, ajustándose lo más
posible a la línea de excavación en el frente de avance del túnel. Las vigas
son curvadas de acuerdo con la geometría solicitada por el cliente.
Fabricado en dos piezas para una máxima velocidad de instalación, según
las características de la sección, se pueden fabricar en tres o más piezas.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Material: Perfiles H de alas anchas WF Standard americano
Norma Técnica ASTM A-36
Limite elástico (MPa) 370
Resistencia (MPa) 640
Alargamiento 18%
DESIGNACION DE LAS CIMBRAS
96
Valores de la carga de colapso para perfiles de acero sometidos a cargas
puntuales en la corona, en relación al diámetro y dimensiones de la sección
Se ha hecho un retro análisis (back analysis) de este fenómeno ocurrido, y
utilizando los parámetros de la masa rocosa involucrados en esta ocurrencia
y la información actualizada sobre la morfología de la mineralización y del
terreno de superficie, se ha determinado que se requiere dejar un pilar de
corona o puente de 10 m de altura mínima. Esta determinación provoca
restricciones para el minado actual de las labores indicadas en el párrafo
inicial de este tema. Las características de la masa rocosa, la influencia de
las vibraciones producidas por las voladuras, la influencia del efecto
gravitatorio sobre la masa rocosa por la apertura de excavaciones, y la
influencia del minado de los niveles inferiores, podrían seguir provocando
riesgos por rodamientos y saltos de bloques rocosos pendiente abajo, en
caso de continuar con el minado de la zona que aquí se está evaluando
PERFILES DE ACERO
UTILIZADOS H6 x 20 Lb/pie H6 x 21 Lb/pie H6 x 25 Lb/pie H4 x 13 Lb/pie
* Otros perfiles segun requerimiento
L
H
6
x
2
0
L
b
s
/
p
i
e
97
4.4. CONTROLES DE LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO
4.4.1. Pernos de Barra Helicoidal
98
Foto N° 03 PRUEBAS DE TEST – PERNOS DE ANCLAJE
Los dos principales sistemas de discontinuidades del área: los estratos
(N25°W, 70°-75°NE) y las diaclasas (N15W, 30°-35°SW), presentan
condiciones favorables para soltar los bloques rocosos en dirección SWW.
4.5. REVISIÓN DE LA CALIDAD DE LA ROCA DE LA
PROFUNDIZACIÓN DE LA MINA
La calidad de la roca, con el fin de proyectar la rampa en los niveles
inferiores. Para esto se han realizado observaciones in-situ del avance de la
rampa y se ha revisado la nueva data geomecánicas:
99
Las rocas ubicadas entre las Secciones 270 y 280, las mismas que
involucran la zona principal de fallamiento, el resto de las rocas son por
lo general competentes, con valores de RMR de 40 a 50 y en algunos
casos de 50 a 60. En estas rocas no habrán problemas para la
construcción de la rampa, no requiriendo sostenimiento sistemático, sino
solo esporádico según la roca lo requiera.
La revisión de la información ha revelado que, si conforme avance el
sistema de rampa en profundidad se le da un ligero plunge hacia el NW,
las condiciones de la roca mejorarían, debido al alejamiento de la zona
de influencia de la falla principal. Es recomendable considerar este
hecho para el planeamiento del futuro minado de Chupa.
El criterio adoptado para clasificar a la masa rocosa fue el de Bieniawski
(1989), el cual se resume en el siguiente cuadro:
Cuadro 01. Criterio para la clasificación de la masa rocosa
Tipo de roca Rango RMR Calidad
según RMR
II > 60 Buena
IIIA 51 – 60 Regular A
IIIB 41 – 50 Regular B
IVA 31 – 40 Mala A
IVB 21 – 30 Mala B
V < 20 Muy Mala
100
4.6. Revisión del cálculo de requerimiento de resistencia del relleno
cementado
Este es otro tema que ha demandado considerable tiempo de dedicación. Se
ha dejado en el Departamento de Ingeniería, el texto manuscrito de la
metodología utilizada, con la formulación matemática correspondiente y los
cálculos realizados, a fin de que esta información sea puesta a un
procesador de textos.
De los resultados obtenidos bajo las condiciones de minado establecidas por
el Departamento de Ingeniería, indicados en la agenda de trabajo,
señalamos lo siguiente:
Para el Nv. –3, el requerimiento de resistencia del relleno cementado
para tajeos de 5 m de ancho x 17 m de altura y hasta 30 m de longitud,
sigue siendo 2 MPa. Esta resistencia permite exponer paredes y techos
autoestables.
Para el Nv. –6, el requerimiento de resistencia del relleno cementado
para tajeos de 5 m de ancho x 17 m de altura y hasta 30 m de longitud,
es 2.2 MPa. Esta resistencia permite exponer paredes y techos
autoestables.
Para los tajeos inmediatos superiores a los Nvs. –3 y –6, el
requerimiento de resistencia del relleno cementado para tajeos de 5 m
de ancho x 17 m de altura y hasta 30 m de longitud, es 1,2 MPa. Esta
101
resistencia permite exponer paredes autoestables, mas no techos
autoestables
El Gráfico 5, muestra las condiciones de falla de un bloque confinado de
relleno cementado en el tajeo primario; en este bloque cuando se recupera
en pilar adyacente, el relleno cementado quedará expuesto en una de sus
paredes adyacente al pilar, lo cual se asemeja a un talud vertical. De este
modo el relleno cementado brindará, soporte al área global de minado y
permitirá a la recuperación de pilares.
El talud vertical se analiza por el método de equilibrio límite utilizando el
criterio de falla de Coulomb para condiciones drenadas, donde el factor de
seguridad estará dado por la relación:
izadorasdesestabilFuerza
dorasestabilizaFuerzasSF
_
_.
Las fuerzas estabilizadoras están asociadas a la resistencia al corte en la
superficie potencial de falla del relleno cementado y a la cual contribuye la
cohesión y el ángulo de fricción; las fuerzas desestabilizadoras están
asociadas al componente del peso del bloque a lo largo de la superficie de
falla
WSen
TgWnCosWLC
SF cos
..
.. 5.1
Donde: Wn= WH (L - 2Cb)
H* = H –W tg / 2
C = Cohesión aparente en la superficie potencial de falla
102
Asumiendo en el equilibrio límite que C = Cb y que K>W, para cualquier
valor de , la resistencia al corte requerida para el relleno cementado
vendrá dado por:
21
1*
*2
Sentg
tgL
H
HCb
5.2
Como normalmente se usa para determinar los requerimientos de resistencia
de relleno cementado la resistencia compresiva no confinada ‘c’,
introducimos este parámetro considerando la relación teórica c = 2Cb; y
asumiendo que =0 se obtiene:
L
H
Hc
1
5.3
Figura N° 03 Condiciones de falla de un bloque confinado de relleno
cementado en un tajeo
103
Donde: H = Altura de la pared vertical del relleno expuesto
H* = Altura promedio de la superficie potencial de deslizamiento
W = Ancho del tajeo (panel)
L = Longitud del panel (tajeo)
= Densidad in-situ del relleno cementado
Cb = Resistencia al corte del relleno cementado
= Angulo de fricción del relleno cementado
Un análisis simple de esta última ecuación, nos indica que ésta introduce el
efecto arco, lo cual hace menores los valores de la resistencia del relleno
con respecto a los métodos convencionales, no obstante, la aplicación de
esta ecuación conlleva a un diseño conservador por considerar = 0, en la
práctica hay contribución significativa por fricción en la movilización por corte
104
CAPÍTULO V
SISTEMA DE RELLENO HIDRÁULICO
5.1. Generalidades
La primera noticia que se tuvo del relleno hidráulico data de 1864, mas de
130 años atrás, en que un sacerdote de Shenandoah, Pennsylvania,
convenció al presidente de Philadelphia and Reading Coal and Iron Co.
Para que rellenen las labores de una mina antigua con material estéril o
polvo de carbón, y salvar de esta manera la iglesia del pueblo que estaba
amenazada por un hundimiento de superficie. El proyecto tuvo éxito y el R/H
fue aplicado en varias minas de carbón al este de USA, para el control de
hundimientos. En 1884 se aplicó el R/H por primera vez para controlar un
incendio en mina, también en Pensylvania.
De esa misma época son los trabajos en la cuenca carbonífera francesa de
Pas-de-Calais, donde se reporta el uso de una mezcla de agua y arena para
105
rellenar cámaras de explotación, la que a funcionado por más de 20 años.
En 1901 se le reporta en Alemania, en 1909 ya es conocido en Sudáfrica y
aplicado en la mina Village Gold en Transvaal. Hacia 1917 se le empleó en
Cuba y refieren el uso de tubería forrada en caucho, en instalaciones de R/H
que lo consideraban como parte del ciclo de minado.
En el Perú, los pioneros en el uso de mezclas agua –arena introducidas en
mina con propósitos de relleno, fueron la Cerro de Pasco Corporation y la
Compagnie des Mines de Huarón. Esta última transportó sus primeros cubos
de agua / relave en carritos balancín para después, luego de muchos
ensayos, bombear pulpas desde su planta concentradora directamente hasta
sus tajos. Poco a poco se ha extendido su aplicación hacia materiales cada
vez más finos y pulpas más densas, aprovechándose las nuevas tecnologías
de materiales y nuevos diseños de bombas.
5.2. VENTAJAS DEL RELLENO CON PRODUCTOS FINOS
Se define como una mezcla de partículas finas (relave), cemento y agua, con
un contenido de 72 a 85 % de sólidos en peso. Es una mezcla homogénea
que usa material fino totalmente limpio y libre de impurezas; y que no es
fácilmente, que las partículas finas se separen de la mezcla o masa de
relleno. Puede colocarse en los tajeos a través de tuberías en interior mina y
cumpliendo los requerimientos de resistencia a las cuales fue diseñado. Esto
106
nos sirve no solamente para reducir costos si no también como eliminar o
minimizar la contaminación ambiental de la zona.
1. Es aplicable a una gran variedad de estructuras mineralizadas (cuerpos,
mantos, vetas, y otros) y se adapta a las formas irregulares de los tajeos.
2. Transporte hidráulico en tuberías es mucho más eficiente rápido,
continuo y fácil de controlar
3. Debido a su gran fluidez, rellena completamente los tajeos, sin dejar
vacío ningún lado
4. Resistencia a la compresión mayor que todos los otros materiales, a
excepción del concreto. La tasa de compresión media es de 5 al 10%, lo
máximo 20%; mientras que esta puede alcanzar el 50% con el desmonte
abatido con explosivos.
5. Posibilidad de formar paredes verticales con represas muy ligeras;
facilita la recuperación de pilares
6. Equilibrar el sistema de fuerzas generado en un espacio abierto en el
interior del yacimiento.
7. Contribuir a solucionar el gran problema de almacenaje de relaves que
en la actualidad se perfila como un gran reto para restablecer y
preservar el equilibrio ecológico de la zona
107
5.3. CONDICIONES DEL RELAVE
El relave como agregado tiende a mantener un contenido alto de humedad.
La absorción del material hace que en mezclas de mayor contenido de
relave, la relación agua/cemento se incremente sin que afecte la resistencia.
Así tenemos que para 10% de relave la relación agua cemento será de 1.65
y para 20% de relave será de 1.80. En el relave abunda principalmente la
pirita (63.36 %) como tal puede o no generar drenajes ácidos, dependiendo
de la capacidad de neutralización del resto de materiales y de la cantidad de
sulfuros que produciría drenaje ácido.
La neutralización de la contaminación del medio ambiente por medio de los
relaves se controlan cuando los sólidos están sumergidos en un tirante
mínimo de 2 metros debajo del agua, estos procedimientos requieren
cuidado especial, capacitación del personal y empleo de equipos que tienen
un costo adicional a la operación minera.
En el proceso de investigación de Laboratorio de Concreto se encontró la
forma de darle un uso útil al relave, al ser empleado como agregado en la
producción de concretos con buenos resultados en resistencia y durabilidad;
logrando que un porcentaje del relave producido en la Planta Concentradora
regrese al interior de la mina como concreto. El volumen de la pirita en
relación del volumen total es insignificante, lo que evita que se produzcan
108
drenajes ácidos; así mismo la mayor cantidad de volumen de este concreto
está protegido del aire y de la humedad.
No se recomienda el uso de granos muy gruesos (mayores a 1.7 mm.) ya
que se presentan los siguientes inconvenientes:
1. Incremento de las velocidades de flujo necesarias para un transporte
seguro; de ello se incrementan las pérdidas de carga y se reduce la
distancia posible de transporte horizontal por gravedad.
2. Aumenta el desgaste de las tuberías que es proporcional al cubo del
diámetro de los granos.
3. Obtención de un relleno esponjado e incremento de la tasa de
compresión.
De otra parte, el relleno no debe contener elementos ultra finos por lo
siguiente:
1. Estos elementos son indecantables y aumentan el desgaste en las
bombas de desagüe.
2. Su presencia disminuye la velocidad de percolación del agua (es decir, el
paso del agua a través de la arena decantada) y ello incrementa los
tiempos de secado.
109
3. Provocan la retención de una gran cantidad de agua por lo que el relleno
permanece bajo la forma de una masa fluida sobre la cual es imposible
trabajar y que provoca una presión sobre su base igual a la altura
multiplicada por un factor del orden de 1.7
En la práctica, se recomienda una velocidad de percolación superior a 7.5
cm/hrs. Este resultado es obtenido deslamando los productos menores a 20
micrones, pero sólo la experiencia puede fijar exactamente el corte
adecuado para los ciclones de preparación.
RELAVE CICLONEADO:
Proveniente del excedente del mineral tratado en la Planta Concentradora,
con la siguiente composición mineralógica:
Contenido de Pb 0,20%
Contenido de Zn 1,52%
Contenido de Cu 0,09%
Contenido de Fe 21,52%
Contenido de Ag 0,47%
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Peso específico de masa 3,37 gr. / cm3.
Peso específico S.S.S. 3,41 gr. / cm3.
110
Porcentaje de absorción 1,30 gr. / cm3.
Porcentaje que pasa 74 micrones 17,40 %
RELAVE TOTAL
Se efectuaron las siguientes pruebas:
Prueba petrográfica según ASTM – 295
Prueba de reacción alcalina según ASTM – C-289-81
5.4. CONTROL DE CALIDAD DE LA ARENA
El control de la velocidad de percolación, como característica de la arena
obtenida luego del cicloneo, debe hacerse constantemente sobre las
muestras tomadas durante la preparación de la pulpa. Se efectúa con la
ayuda de un aparato muy simple: un tubo de 5 a 7 cm. De diámetro y 50 a
60 cm. De altura, se fija una tela filtrante en un extremo y se vacea la pulpa
obtenida en el underflow del último ciclonaje hasta unos centímetros del
borde superior. La carga constante de agua se logra provocando el rebose
por un pequeño tubito lateral de descarga.
Se recibe el agua que pasa a través de la tela filtrante, se mide su caudal Q
expresándolo en cm3/hora; se obtiene así: K=Q*L/(S*h) donde S es la
sección interior del tubo en cm2, L la altura de arena y h la altura de la
columna de agua en centímetros.
111
5.5. ALMACENAMIENTO DE LAS PULPAS DE RELLENO
Es indispensable prever un almacenamiento entre la planta de preparación
de las pulpas y la mina, para lograr cierta independencia entre la planta y la
mina y para facilitar una distribución uniforme hacia el subsuelo,
Se puede operar bajo dos modalidades:
1. Relave almacenado en suspensión; la ventaja de este método es que ya
no hay problema de repulpeo; el inconveniente mayor es su alto
consumo, de fuerza motriz. Encontramos:
Agitadores con hélices: La agitación es sólo mecánica y se requiere
una potencia de 30 a 50 HP para un silo de 200 a 250 m3; las hélices
deben ser forradas si se quiere evitar paradas frecuentes y muy
costosas para su mantenimiento.
Agitadores con rastras y apoyo de aire comprimido: : Se requiere
insuflar aire comprimido por los inyectores de las rastras que giran a
baja velocidad (10 r.p.m.)
2. Relave almacenado en reposo:
Relave depositado sobre rampas de concreto como las de Huaron. Se
requiere un buen diseño para que las pulpas no resulten muy diluidas.
112
Relave en silos: El underflow cae sobre grandes silos de fondo
esférico que trabajan como espesadores o sedimentadores. El
repulpeo de arena se hace por inyección de agua en la base
5.6. TEORÍA DEL RELLENAJE
5.6.1. DEFINICIÓN DE VARIABLES
La complejidad de un análisis del transporte hidráulico de sólidos es debida,
principalmente, al número de variables que afectan el flujo, las que siendo
más de 100 y por estar interrelacionadas, hacen más difícil la tarea de darles
definición clara y escueta. Veamos las más importantes:
Dn Diámetro nominal de una partícula. Es el diámetro de una esfera de
volumen igual al de la partícula. El diámetro nominal medio ponderado
es un valor derivado con propósitos de correlación y describe un
material que, como el relave, contiene partículas de diferentes
diámetros nominales. El relave es un material de granulometría
extendida.
Vs Velocidad de caída de una partícula. Para una partícula simple en el
agua, relativa al agua detenida, es un valor medido que depende del
tamaño, forma y gravedad específica de la partícula. La velocidad de
caída estorbada es un valor calculado, que esta en función de la
concentración volumétrica de sólidos, granulometría del relave y
Número de Reynolds de las partículas.
113
Cd Coeficiente de arrastre de las partículas: Valor calculado que esta en
función del tamaño, forma gravedad específica y velocidad de
sedimentación de las partículas. El coeficiente de arrastre medio
ponderado es un valor usado para correlacionar y describir el
comportamiento de un material de granulometría extendida.
C Concentración friccionante. Concentración volumétrica de los
elementos con dn>150, contenidos en el relave.
Ss Gravedad específica de los sólidos: Es la relación entre el peso de un
volumen de sólidos y el peso de un volumen igual del agua que va a
usarse en su transporte.
Vm Velocidad media de transporte: Es un valor calculado a partir de la
relación que existe entre el volumen de pulpa pasado por unidad de
tiempo por el área de la sección transversal de la tubería.
Vc Velocidad crítica de flujo: Es definida como la velocidad a la cual el
régimen de transporte cambia de flujo turbulento a flujo laminar
estacionario con deposición. Este valor es sumamente importante.
Vst Velocidad estándar: Velocidad de flujo a la cual la caída de presión
ocasionada por una pulpa de cualquier concentración es igual a la de
un fluido con densidad igual a la de la pulpa y viscosidad igual a la del
agua.
Cv Concentración volumétrica descargada: Es la relación entre el
volumen de sólidos descargados y el total del volumen de mezcla
descargado.
114
Sm Gravedad específica de la mezcla descargada: Es un valor que
está en función de la Cv y de la Ss; es calculada relacionando el peso
de un volumen de pulpa con el peso de un volumen igual de agua.
Iw Caída de presión por fricción para el agua: Es la pérdida de carga
por fricción ocasionada por cada metro de longitud de tubería que
conduce agua. Suele expresarse en mm de altura de agua/m
Im Caída de presión por fricción para las pulpas: Es la pérdida de carga
por fricción ocasionada por cada metro de longitud de tubería que
conduce pulpas. Se expresará también en mm de altura de agua/m
5.6.2. MEZCLAS APROPIADAS
Podemos decir que una mezcla es la apropiada cuando a su dilución
corresponde:
El caudal máximo de sólidos
El desagüe mínimo y
El desgaste mínimo de las tuberías
5.6.3. REQUERIMIENTO DE RESISTENCIA EN TAJO DE MINA
El cálculo requerido para determinar la resistencia de relleno de concreto
pobre en un tajo de mina que se va a exponer una cara cuando un pilar de
mineral adyacente se extrae es:
115
Donde:
RC = Resistencia compresiva
d = Gravedad específica del relleno in situ: relaves + cemento + agua +
agua retenida (% de humedad del relleno)
g = Gravedad (m/seg2)
ht = Altura vertical en metros, entre el piso del tajo minado y la cobertura de
superficie
lg = Longitud máxima o parcial en metros de la futura cara expuesta del
relleno cementado
ESTELA CHUPA
d
g
ht
lg
RC
RC
RC
2,6 Tn/m3
9,81 m/seg2
370 m (-12)
25 m
597,29 Kpa
6,09 kg/cm2
60 Mpa
2,6 Tn/m3
9,81 m/seg2
300 m (Nv 4533)
30 m
695,62 Kpa
7,09 kg/cm2
70 Mpa
116
5.6.4. MATERIALES UTILIZADOS
Los materiales que se utilizaron en la confección de hormigones, fueron:
Áridos
Relave
Agua
Cemento
Aditivos.
117
CAPITULO VI
SISTEMA DE RELLENO CEMENTADO
6.1. GENERALIDADES
La utilización del relleno con resistencia es un elemento clave en la mayoría
de los métodos de minado exitosos de alta extracción. La calidad de relleno
y la velocidad de colocación controlan la velocidad de producción. Estos
requerimientos han llevado al desarrollo de rellenos cementados.
Antes de discutir el rol del relleno en el minado, mencionaremos algunos
tipos de relleno más usados en minería:
Relleno detrítico, constituido por desmonte de mina
Relleno hidráulico, compuesto por relave total y agua bombeado por
tubería
Rock Fill.- Desmonte no chancado, usualmente development mullock,
tipped directamente a los tajos o vía chimeneas para la transferencia de
relleno.
118
Paste Fill, que es el relave más lechada de cemento
Concreto pobre, constituido por agregados, cemento y agua con los
principios de la fabricación de concretos.
Los agregados componentes del hormigón factible de ser utilizados como
rellenos cementados subterráneos, requieren ser investigados en sus
características físicas y contenido de sulfatos y cloruros para determinar su
idoneidad y la dosificación optima de ellos en cuanto a resistencia deseada,
la fluidez, durabilidad y la economía.
El éxito de una mina tanto en seguridad como en productividad radica
plenamente en la oportuna estabilidad del vacío creado propio de una
explotación, por lo cual habiendo varios tipos de relleno. Cada uno de ellos
son empleados dependiendo del tipo de explotación subterránea, Iscaycruz
opto por el sistema de relleno cementado la cual se presta
satisfactoriamente al método de explotación usado en esta mina, por lo cual
velando también por la correcta estabilidad del macizo rocoso se opto por un
laboratorio de concreto en la que se hace un minucioso y correcto estudio,
prueba y análisis del relleno a fin de que su uso en mina sea segura y
confiable en las futuras operaciones en niveles inferiores.
119
El ciclo de relleno cementado es el siguiente:
Preparación de agregados (gravas y arenas) en la planta de agregados.
Dosificación y preparación de mezcla en la planta de concreto.
Transporte y colocación en la zona de tajeos.
6.2. OBJETIVOS DE LA APLICACIÓN DEL RELLENO CON
AGREGADO CEMENTADO
La idea es la de diseñar el Relleno Cementado a utilizar, a fin de obtener un
techo seguro después del relleno y continuar con las operaciones de minado
debajo del relleno; optimizar los costos que demande su producción,
transporte y colocación; asegurando un buen comportamiento, frente a
caídas grandes de la mezcla, mayores a 200 mts, en donde no se puede
controlar completamente la homogeneidad, cohesión, exudación y
segregación del concreto. Por ende es difícil obtener las resistencias
requeridas
Los requerimientos técnicos para un mejor rendimiento del relleno están
siendo cada vez de mayor demanda, al mismo tiempo, los costos están
disminuyendo. El reto es producir y emplazar suficientes cantidades de
relleno disponible, con materiales de bajo costo que satisfagan los
requerimientos del método de minado. Únicamente por medio de la
consideración del relleno como parte total de la operación puede elegirse la
mejor opción.
120
6.3. RESISTENCIA DEL RELLENO CEMENTADO
Analizando cómo va el minado del cuerpo mineralizado, se observa que los
requerimientos de la resistencia requerida para cada uno de los tajeos,
dependerá de los siguientes criterios:
El relleno deberá tener una resistencia Compresiva adecuada para que
pueda trabajar como pared auto estable en todos los niveles, solamente
se expondrá 10 m. de altura.
El relleno deberá soportar el empuje de las cajas laterales en todos los
niveles.
El relleno entre los niveles -08 a -09 actuara como un techo auto estable
para que el minado proceda hacia abajo.
También se evaluara que el relleno cementado del Nv -8 al Nv -7,
deberá soporta el empuje del techo del Nv -7.
En base a estos criterios de requerimiento de resistencia se realizaron los
cálculos respectivos:
a. Como Pared Auto estable.
Resistencia RC = n&h/(1+h/l)
n factor de seguridad.
& densidad del relleno cementado.(Nm/m3)
h Altura del tajeo. (m)
l Longitud del tajeo vista de planta (m).
121
Cuadro N° 02
Niveles Longitud del tajeo Resistencia (MPa)
-7 al -8 35 m 0,549
-8 al -9 40 m 0,573
-9 al -10 45 m 0,592
b. Para soportar la presión lateral (empuje de cajas).
Resistencia RC = n(&o)ha/(Kl)
n factor de seguridad.
&o densidad sobrecarga (MN/m3)
h Profundidad de la sobrecarga. (m)
a ancho del tajeo (m)
l Longitud del tajeo vista de planta (m).
K = (1+sen 0) / (1 - sen 0).
Para el análisis del -7 al -12 se tomaron los siguientes datos:
&o densidad de la sobrecarga = 0,026 MN/m3
n = 1,5
a = 5 m.
l = 5 m.
ө = 30°
122
Cuadro N° 03
Niveles Profundidad de la
sobrecarga Resistencia (MPa)
-7 al -8 110 m. 1,430
-8 al -9 127 m. 1,651
-9 al -10 144 m. 1,872
c. Para soporte del techo del Nv -8 al -7
Datos:
n = 1,5
&o densidad sobrecarga (relleno) = 0,024 MN/m3
h altura del tajeo = 13.5 m
La Resistencia es de 1,458 Mpa, pero para la secuencia del minado el pilar
de Relleno cementado se asume ½ de la carga y el otro ½ se asume a la
roca, es decir, que la carga efectiva es igual a 0,729 Mpa.
d. Para soporte como techo auto estable del Nv -12 al -11.
Ancho del tajeo 5m
Altura del tajeo 10 m.
Altura de la Losa 10 m.
& relleno cementado 0.024 MN/m3
Esfuerzo vertical <> 2 h 34 m. 8Kg/cm2
123
Donde el requerimiento de resistencia es de 2.478 Mpa para un factor de
n=1.5
Los Requerimientos de resistencia para cada uno de los niveles es de:
Niveles Cargas requeridas o
calculadas (Mpa)
Resistencia Total
(MPa)
-7 al -8 0.549 + 1.430 + 0.729 2.708
-8 al -9 0.573 + 1.651 2.224
-9 al -10 0.592 + 1.872 2.464
124
RELLENO CEMENTADO Pag 2
CALCULO DE RESISTENCIA COMPRESIVA hsq
may-01
g = 9.81 m /seg
Futura Cara de Exposicion
Densidad Insitu Relleno
RelaveCemento 2,608 Kg / m3Agua
SUPERFICIE
lg
CALCULO DE RESISTENCIA COMPRESIVA
g = 9.81 m /seg
125
Figura Nª 04 RESISTENCIA DEL RELLENO CEMENTADO
126
CALCULO DE RESISTENCIA COMPRESIVA
may-01
El cálculo requerido para determinar la resistencia compresiva en un relleno cementado al exponer una cara de relleno cuando un pilar de mineral adyacente se extrae es :
( Ref.: Black Mountain Mine, South Africa; Tara Mines, Irlanda) RC = d * g * ht = KN / m2 (Kpa)
1+ht / lg
RC =
Resistencia compresiva
d = Gravedad especifica del relleno insitu : relaves + cemento + agua retenida ( en este caso % de
humedad del relleno insitu).
g = Gravedad (m/seg2) ht = Altura vertical en metros, entre el piso del tajeo minado y la cobertura de superficie
lg = Longitud maxima o parcial en metros de la futura cara expuesta del relleno cementado.
DATOS :
Ejemplo : Exposicion de tajeos de 15 mts de longitud : Estela
d = 2.61 Ton / m3 g = 9.81 m / seg2 ht = 140.00 mt.( -3 )
127
lg = 15.00 mt. RC = 346.63 Kpa
1 psi = = 6.985 KN = 6.985 Kpa
3.53 Kg / cm2
m2
0.35 Mpa
1 KN = 1,000 Kgs . m
1 Pascal = 1 N
1 Kg / cm2
= 98,066 Pascal
98.066
seg2
m2
2.6 x 1,000 kg x 9.81 m x 140
m
RC =
m3
seg2
1 + 140.00
m
15.00 m
RC = 2.6 x 1 KN x 140 x 1
m2
10.33
364 x K x N
RC = m2
10.33
364 x K x 1 Pascal
RC =
10.33
128
RC = 364 Kpa
10.33
RC = 35.23 Kpa
RC = 0.36 Kg
cm2
RC = 0.035 Mpa
Ejemplo :
Exposicion de tajeos de 20 mts de longitud : Estela
d = 2.61 Ton / m3 2.61 Ton / m3 2.61 Ton / m3
g = 9.81
9.81
9.81 ht = 140.00 mt.( -3 ) 300.00 mt.( -7 ) 370.00 mt.( -12 )
lg = 20.00 mt. 20.00 mt. 20.00 mt.
RC = 447.73 Kpa 479.71 Kpa 485.45 Kpa
4.56 Kg / cm2 4.89 Kg / cm2 4.95 Kg / cm2
0.45 Mpa 0.48 Mpa 0.49 Mpa
129
Ejemplo : Exposicion de tajeos de 25 mts de longitud : Estela
d = 2.61 Ton / m3 2.61 Ton / m3 2.61 Ton / m3
g = 9.81
9.81
9.81
ht = 140.00 mt.( -3 ) 300.00 mt.( -7 ) 370.00 mt.( -12 )
lg = 25.00 mt. 25.00 mt. 25.00 mt.
RC = 542.70 Kpa 590.41 Kpa 599.13 Kpa
5.53 Kg / cm2 6.02 Kg / cm2 6.11 Kg / cm2
0.54 Mpa 0.59 Mpa 0.60 Mpa
Ejemplo : Exposicion de tajeos
Tinyag
Chupa
d = 2.61 Ton / m3
2.61 Ton / m3
g = 9.81
9.81
ht = 150 mt. (Nv.4533) 300 mt. (Nv.4533)
lg = 20 mt.
20 mt.
RC = 451.49 Kpa
479.71 Kpa
4.60 Kg / cm2
4.89 Kg / cm2
0.45 Mpa
0.48 Mpa
130
RESISTENCIAS EN Mpa
Porcentaje de Cemento de 5%
EDAD Mpa
7 DIAS 2,91
14 DIAS 4,16
21 DIAS 6,26
RESISTENCIAS EN Mpa
Porcentaje de Cemento de 3%
EDAD Mpa
7 DIAS 2,36
14 DIAS 3,10
21 DIAS 4,71
6.4. Diseño de Mezcla
La adecuada selección de los materiales integrantes de las mezclas; el
conocimiento profundo de los materiales del concreto; los criterios de diseño
de las proporciones de la mezcla más adecuada para cada caso; el proceso
de puesta en obra; el control de la calidad del concreto; y son aspectos a ser
considerados cuando se construye estructuras de concreto que deben
cumplir con los requisitos de calidad, seguridad, y vivencia en el tiempo que
se espera de ellos
131
DOSIFICACIONES DE CONCRETO
Relleno Cementado Resistencia de Diseño a los 21 días
Dosificación para 1m3
Pe Cemento 3,15 g/cm3
Pesos Secos Pe Zarandeado 2,46 g/cm
3
% CEMENTO
5% 4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0%
Cemento (Kg.) 120 106 92 80 70 65
Zarand. (K.) Agregado Global
1960 1993 2026 2055 2079 2087
Agua (Lt.) 84 75 66 58 52 50
Relación A/C 0,70 0,71 0,72 0,73 0,74 0,77
Densidad 2,165 2,175 2,185 2,194 2,201 2,203
f'c= 6,0 Mpa 5,0Mpa 4,0Mpa 3,5 Mpa 3,0Mpa
6.5. COMPONENTES
6.5.1. Áridos
Los áridos o granos utilizados para la confección del concreto pobre para
relleno, deben responder a las mismas exigencias que las relacionadas al
concreto normal:
a) Deben ser lo suficientemente limpios, duros, resistentes y de calidad
uniforme. Su forma debe ser redondeada o cúbica con un contenido
menor del 15% de partículas planas, delgadas o alargadas. La partícula
alargada es aquella que tiene su máxima dimensión cuatro veces mayor
132
que la mínima dimensión. Como norma general en ningún caso se
empleara tamaños superiores a los 25 mm.
Deben estar exentos de limos, arcillas, materias orgánicas y de cualquier
otra sustancia que pueda reaccionar perjudicialmente con los álcalis que
contenga el cemento.
La granulometría de los áridos depende del objeto de la aplicación del
concreto proyectado. No existen composiciones ideales de granos. La
calidad del concreto proyectado se encuentra condicionado por
numerosos factores que dependen entre sí y son susceptibles de
cambiar en cada caso; por esta razón la curva granulométrica debe
adaptarse a menudo a las situaciones de cada caso del concreto.
b) Debe tener un contenido suficientemente elevado de filler, ya que el
poder adhesivo del concreto proyectado depende de las partículas finas
que se unen al cemento para formar la pasta aglutinante. La fijación del
concreto proyectado a la superficie de aplicación y su impermeabilidad,
está sujeto al contenido de sustancias finas.
c) De acuerdo a la experiencia, el tamaño ideal de un grano máximo debe
ser de 16 mm. Aproximadamente, con el cual se puede obtener un
concreto técnicamente aceptable para las diferentes exigencias.
d) Los áridos rodados son los más apropiados que los triturados o molidos,
porque los triturados son menos sólidos y exigen mayor cantidad de
cemento debido a su mayor superficie específica, aumenta el porcentaje
del rebote. La forma de aristas vivas de los granulados triturados
133
aceleran el deterioro de las piezas de las máquinas, tuberías, mangueras
y otras instalaciones por su mayor poder abrasivo.
e) La humedad propia de los áridos debe ser adecuada. Una humedad
inferior al 3% provoca una cantidad excesiva de polvo molestando al
gutinador, además de que la carencia de humedad no permite la
hidratación preliminar del cemento. La humedad mas elevada del 6% u
8% provoca perturbaciones en las instalaciones, a lo largo del conducto
del flujo de la mezcla se forman estrechos que reducen la capacidad de
transporte, llegando incluso a obstruirlo totalmente. Por estas razones, la
humedad ideal de los áridos es la humedad natural del suelo,
aproximadamente 5%, que se presta mejor para la proyección por la vía
seca. Además, la humedad natural permite una mejor dosificación, por
cuanto determina su peso específico. Las variaciones de humedad del
3% al 6% determinan pesos específicos comprendidos entre 1,450 y
1,490 kg/m; mientras que una humedad que varía del 2% al 8% hace
que el peso específico fluctúe de 1,440 a 1,540 kg/m.
6.5.2. Cementos
En los casos en que el concreto vaya a estar expuesto a la acción de suelos
o aguas subterráneas con alta concentración de sulfatos, debe emplearse
cemento resistente a los sulfatos.
134
En los casos en que el concreto vaya a estar expuesto a la acción de suelos
o aguas subterráneas con alta concentración de sulfatos, debe emplearse
cemento resistente a los sulfatos (Pórtland II o V). En casos en que los
cálculos estructurales requieran una elevada resistencia inicial, se
recomienda agregarle un aditivo acelerante de fragua
6.5.3. Agua
El agua para la mezcla debe estar exenta de sustancias que puedan dañar
al concreto o al acero.
Los límites máximos de cloruros y sulfatos en peso serán los siguientes:
Cloruros expresados en Ion Cloro (Cl ): 6,000 p.p.m.
Sulfatos expresados en Ion Sulfato (SO ): 1,000 p.p.m.
El agua de la mezcla amasado del concreto se compone del agua de
humedad natural más el agua adicional agregado. La dosificación del agua
en el amasado se expresa en la relación agua / cemento; sin embargo es
necesario considerare que una parte del agua de amasado se pierde con el
material de rebote y con el polvo de proyección.
6.5.4. Aditivos
Los aditivos son sustancias químicas que se añaden a la mezcla del
concreto proyectado para modificar ciertas propiedades, que mejoren sus
cualidades, eviten el rechazo, aceleren el trabajo y contribuyan a obtener
una buena estanqueidad.
135
6.6. PROPIEDADES
6.6.1. Aspecto
La superficie natural del concreto proyectado es rugosa, dependiendo de la
granulometría de los áridos y de la técnica de su proyección. La habilidad del
gunitador para esparcir el chorro de concreto determina el aspecto de la
superficie. En caso necesario se puede eliminar la rugosidad mediante
fricción o lisado inmediatamente después de su colocación. Esto se hace
cuando las especificaciones técnicas de la obra exigen una superficie lisa,
ejemplo en el caso de túneles o canales hidráulicos.
6.6.2. Adherencia
La propiedad más exigente del concreto proyectado es su adherencia a la
superficie de aplicación, lo cual depende de las siguientes condiciones:
a) Que la superficie de aplicación se encuentre totalmente limpia, exenta de
sustancias y costras que comprometan su adherencia.
b) Del grado de rugosidad de la superficie, tales como: rocas angulosas,
muros de mampostería, superficies de concreto sin acabado, etc.
6.6.3. Estructura
El concreto pobre para relleno difiere del concreto clásico en su balance de
materiales tales como relación agua / cemento y mayor cantidad de finos,
136
6.6.4. Densidad aparente
La densidad aparente esta determinado por el contenido de la pasta de
cemento y la porosidad total, que varía de 2,100 a 2,200 Kg./m, que es
mas bajo que el concreto clásico.
6.6.5. Permeabilidad
La permeabilidad al agua de un concreto pobre para relleno es alta, debido a
la permeabilidad que produce la baja cantidad de contenido de cemento,
6.7. CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS DISPONIBLES
6.7.1. TIPO DE AGREGADOS:
HORMIGON: mezcla natural de proporciones arbitrarias, de agregado
fino y grueso.
AGREGADO GRUESO ROCOSO: constituido por grava natural.
RELAVE: es el excedente del mineral tratado en la planta
concentradora.
AGREGADO FINO: consiste en arena natural de río.
6.7.2. UBICACIÓN DE CANTERAS:
CANTERA NORTE: Frente al campamento central y al este de la
laguna Quellaycocha con un acceso de 600 metros de la carretera
principal, donde se obtiene el hormigón.
137
CANTERA CENTRAL: Frente a las oficinas principales de la Mina, a
inmediaciones de la Planta de Concreto con un acceso de 200 metros,
donde también se obtiene el hormigón.
CANTERA SUR: Frente al campamento de la Contrata Minera San
Martín a inmediaciones de la Bocamina sur (línea de extracción), con
un acceso de 400 metros de la carretera principal.
CANTERA YANAMAYO – NAVA: Ubicado a 49 Km. de Iscaycruz de
la vía Iscaycruz – Oyón – Churîn, en las orillas del río Huaura, sector
Yanamayo.
6.7.3. CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS AGREGADOS:
6.7.3.1. HORMIGON:
Se obtiene de las canteras norte, centro proveniente de la formación
geológica Chimú, consistente en cuarcita y con la siguiente composición
mineralógica:
Contenido de Pb 0,04%
Contenido de Zn 1,11%
Contenido de Cu 0,01%
Contenido de Fe 1,68%
Contenido de Ag 0,19%
138
Características Físicas
Peso específico de masa 2,62 g. / cm3.
Peso específico S.S.S. 2,64 g. / cm3.
Porcentaje de absorción 0,60 g. / cm3.
Porcentaje que pasa 74 micrones 5,28 %
6.7.3.2. AGREGADO GRUESO ROCOSO:
Se obtiene de la cantera sur, proveniente de la formación geológica Chimú,
consistente en cuarcita de la siguiente composición mineralógica:
Contenido de Pb 0,01%
Contenido de Zn 1,12%
Contenido de Cu 0,00%
Contenido de Fe 0,57%
Contenido de Ag 0,02%
Características Físicas
Peso específico de masa 2,59 g. / cm3.
Peso específico S.S.S. 2,61 g. / cm3.
Porcentaje de absorción 0,50 g. / cm3.
Porcentaje que pasa 74 micrones 2,87 %
139
6.7.3.3. AGREGADO FINO:
ARENA: proveniente del río Huaura sector Yanamayo producto del desgaste
mecánico, con la siguiente composición mineralógica:
Contenido de Pb 0,01%
Contenido de Zn 1,12%
Contenido de Cu 0,00%
Contenido de Fe 0,57%
Contenido de Ag 0,02%
Características Físicas
Peso específico de masa 2,60 g. / cm3.
Peso específico S.S.S. 2,64 g. / cm3.
Porcentaje de absorción 1,60 g. / cm3.
Porcentaje que pasa 74 micrones 5,40 %
6.8. PLANTA DE AGREGADOS
La planta chancadora de piedras consta de maquinarias utilizadas para
transformar los grandes bloques de piedras en piedras pequeñas, arenilla y
arena, para escalas de producción y están ubicadas en función a las
canteras de abastecimiento.
140
6.8.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO.
A pesar del tipo de planta, el proceso de manufactura es básicamente el
mismo, requiere sólo dos pasos simples.
A. Las piedras son alimentadas a la tolva, seguidamente son transportada
por el Belt Feeder y al alimentador vibratorio a la chancadora de quijada.
B. Luego las piedras chancadas pasan a la faja transportadora para su
almacenamiento en stop pile de agregados.
Nota: Debido a las características y tamaño de las piedras como producto
final, pues es necesario contar con diferentes tipos y tamaños de agregados.
6.8.2. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA
6.8.2.1. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN.
La capacidad de producción más económica para estos tipos de plantas es
de 60 metros cúbicos por hora, y los siguientes puntos son desarrollados
teniendo en cuenta esta capacidad de producción.
6.8.2.2. MATERIAS PRIMAS
La única materia prima utilizada en esta planta son las rocas de las canteras
existentes con 40” de diámetro como máximo.
6.8.2.3. MAQUINARIA Y EQUIPO.
Tolva de Almacenamiento 25 m3 01 Unidad
Belt Feeder de 36” 01 Unidad
141
Alimentador Vibratorio 01 Unidad
Chancadora Primaria 20”x60” 01 Unidad
Faja Transportadora de 24” 01 Unidad
Tablero de control 01 Unidad
6.8.2.4. DISPONIBILIDAD MECÁNICA.
La disponibilidad mecánica de la planta 88,17% donde tuvo una disminución
de un porcentaje de 1,57%.
Foto N° 04 PLANTA CHANCADORA DE AGREGADOS
6.9. Planta de Concreto
Es una instalación utilizada para la fabricación del concreto a partir de la
materia prima que lo compone: agregados, cemento y agua, así también
puede incluir otros componentes como fibras de refuerzo o aditivos. Estos
142
componentes que previamente se encuentran almacenados en la planta de
concreto, son dosificados en las proporciones adecuadas, para ser
mezclados en el caso de centrales mezcladoras o directamente descargados
a un volquete en el caso de las centrales dosificadoras.
Según el tipo de concreto que se produce.
Plantas de mezclado: para la producción de concreto premezclado, Incluyen
una mezcladora, que es la encargada de homogeneizar la masa de
concreto.
Según el sistema de acopio de agregados
Plantas verticales. En este tipo de plantas, el acopio de agregados se realiza
en la parte superior de la planta, de manera que debe hacerse una elevación
de los mismos previa al almacenamiento. La ventaja de este sistema es que
los agregados se encuentran justo por encima del nivel de
mezclado/dosificado, de manera que la descarga de los mismos en el
momento justo en que se demandan es muy rápida, obteniendo de esta
manera grandes producciones y buenos rendimientos sobre la capacidad
máxima teórica de la mezcladora (en el caso de producción de concreto
premezclado)
143
6.9.1. MAQUINARIA Y EQUIPO.
Tolvas de Agregado. Se trata de conjunto de recipientes de gran capacidad
de 12 m³ en los que se almacena el agregado que será utilizado en el
proceso de fabricación.
Sistema de pesaje de agregados. Para la correcta dosificación del
agregado en la central de concreto, es necesario un sistema que pese la
cantidad programada. Utilizan un sistema de balanza electrónica que pesa
los diferentes tipos de agregado por adición dentro de un mismo ciclo de
pesaje, o un sistema de tolvas pesadoras independientes que pesan por
separado cada tipo de agregado.
Sistema de elevación y transporte de agregados: Para elevar y
transportar los agregados bien sea antes del acopio, o después del mismo,
se utilizan las cintas transportadoras.
Silos de Cemento: Es el elemento de almacenamiento del cemento. Sus
capacidades van desde los 500 a los 1.000 m³ . Incorporan sistemas de
filtrado de cemento, válvulas de seguridad de sobrepresión, sistemas de
niveles de cemento y sistemas fluidificadores, para evitar la aparición de
bóvedas en la masa de cemento almacenado. La extracción del cemento, se
realiza mediante alimentadores alveolares o directamente por gravedad.
Transportadores de cemento: El método más utilizado es el transportador
de tornillo sinfín.
144
Sistema de pesaje de cemento: Se utiliza báscula o tolva pesadora con
células de carga incorporadas
Sistema de pesaje de agua: Se utiliza báscula o tolva pesadora con células
de carga incorporadas. Como alternativa más económica puede utilizarse un
contador de agua, que realiza una medición volumétrica.
Mezcladora: Dependiendo del tipo de concreto a producir, de la viscosidad
del mismo, del nivel de homogeneización deseado, del tamaño de los áridos,
se utilizará un tipo u otro de mezcladora de tambor con una capacidad de
4m3.
Sistema de control: Las plantas de concreto son instalaciones
completamente automatizadas, con sistemas integrados de control de peso y
producciones. El gobierno de los elementos de la planta se realiza mediante
sistemas PLC.
Existen otros elementos más o menos utilizados en la plantas de concreto,
como pueden ser los sistemas de dosificación de aditivos, sistema de
dosificación de fibras, sistemas neumáticos de carga de cemento, etc... Su
incorporación o no dependerá de cada planta y del tipo de concreto a
fabricar.
145
Foto N° 05 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE CONCRETO
6.10. CANTIDAD DE RELLENO CON AGREGADO CEMENTADO (RAC)
REQUERIDO.
CALCULO DEL VOLUMEN DE RELLENO La producción de mineral es de tajeos subterráneos de los cuerpos Estela, Olga, Tinyag, Chupa. Para el tratamiento de mineral, se esta asumiendo, un tratamiento día de 4 200 ton, y 14 días de paradas por reparación y mantenimiento en la planta concentradora
.
Datos :
Tratamiento mineral TPD 4.200 TPD
Días trabajados * año 351 Días
Tratamiento mineral * año ( Ton ) 1.474.200 Ton
P.E. Mineral 3,80 Ton / m3
Volumen vacio por rellenar (m3) 387.947 m
3
Peso Unitario del relleno mescla 1/25 2,61 Ton / m3 2 608 Kg / m
3
Relleno cementado requerido (Ton) 1.011.767 Ton
146
DISTRIBUCION DEL RELLENO CEMENTADO :
Mescla 1/25 o % de Cemento 4,00 %
Relaves 2,474 Ton 94,85 %
Cemento 0,103 Ton 3,95 %
Agua 0,031 Ton 1,20 %
Total ( Ton ) 2,608 Ton 100,00 %
% de humedad en el relleno 12,00 %
100
Considerando los datos iníciales se tiene ( Ton ) :
Relaves 959.641 Ton 94,85 %
Cemento 39.985 Ton 3,95 %
Agua 12.141 Ton 1,20 %
Total relleno cementado requerido (Ton) 1.011.767 Ton 100,00 %
CALCULO DEL TONELAJE DE RELAVES :
TONELAJE 1.474.200
% Zn 15,29
% Pb 1,52
% Cu 0,34
CONC. Zn 397.319
Ley Concentrado Zn 52,80
Recuperación Concentrado Zn 93,07
CONC. Pb 23.398
Ley Concentrado Pb 60,00
Recuperación Concentrado Pb 62,65
CONC. Cu 5.566
Ley Concentrado Cu 22,00
Recuperación Concentrado Cu 24,43
RELAVES 100% 1.047.917
ALTERNATIVA : Relaves totales
Relaves Usados en Planta Paste Fill 75% 785.938
Relaves a deposito relavera 25% 261.979
Total Relaves 100% 1.047.917
DIFERENCIA DE CONSUMO
Total relleno cementado requerido 100% 1.011.767 Ton
Relaves Usados en Planta Paste Fill 75% 785.938 Ton
Faltante de relaves 225.829 Ton
147
6.11. REQUERIMIENTO DE LA CANTIDAD DE AGREGADOS
Labor Niveles
Cuerpo Detritico Agred Fill
Nivel Sup Nivel Inf (m3) (m
3)
PIVOT -17 Estela
TJ 338 -19 -20 Estela 800
TJ 270 -18 -19 Estela 600
TJ 170 -25 -26 Estela 800
TJ 154 -25 -26 Estela 1000
TJ 130 -7 -8 Chupa 2500 1000
TJ 190-205 -7 -8 Chupa 1,000
TOTAL 5,200
6.12. PRODUCCIÓN NETA DE RELLENO CON AGREGADO
CEMENTADO.
La función de la planta es la de dosificar los agregados, el cemento y el agua
por peso de acuerdo al volumen a preparar donde la producción máxima es
de 60 m3/Hr y el promedio producido es de 47.3Tn/Hr
CALCULO TPH SOLIDOS
TPH sólidos = TPH pulpa * % peso sólidos
Calculo de % peso sólidos ( cw )
CW = % peso sólidos
CW = ( Sg * ( d - 1 ))
( d * ( Sg - 1 ))
Sg = gravedad especifica del material de relleno ( dato de laboratorio)
d = densidad de pulpa
Datos
148
Gravedad especifica del material de relleno = 3
CW = ( 3 * ( 2,200 - 1 )) = 3,6 = 81,8 %
( 2,200 * ( 3 - 1 )) 4,4
Calculo del tonelaje de sólidos ( TPH sólidos )
TPH sólidos = 57,79 ton * 81,82 = 47,3 ton
hr 100 hr
Calculo del % de volumen de solidos ( Vs )
Vs = ( d - 1 )
( Sg - 1 )
Vs = ( 2,200 - 1 ) = 1,20 = 60 %
( 3 - 1 ) 2,00
Calculo del % de volumen de agua ( Va )
Va = (100 % - Vs %)
Va = 100 - 60 = 40 %
6.13. TRANSPORTE DEL MATERIAL DE RELLENO
6.13.1. EQUIPO DE TRANSPORTE
Son transportados por camiones mercedes Benz modelo AXOR de 12 m3 de
capacidad.
6.13.2. MOVIMIENTO DE AGREGADOS
Se emplea un cargador frontal para acarreo del stop pile dela planta
chancadora hacia la tolva de agregado.
149
6.13.3. RED DE CHIMENEAS
Se realiza la descarga del material por las chimeneas de servicios CH-480 y
CH-190, el cual por gravedad baja hasta el nivel de las operaciones.
6.13.4. VELOCIDAD DE TRANSPORTE A LAS CHIMENEAS
La velocidad estimada es de 15 Km/h en superficie y a 10 Km/h en interior
mina y su estricto cumplimiento
6.13.5. TIEMPO DE OPERACIÓN DE RELLENO CON SCOOPTRAMS
La duración continua de relleno es de 4 horas, con un ciclo de 50m3/h.
Scoop 3.5 Yd3 Scoop 6.0 Yd3
Velocidad Ida (Con Carga)
5,00 km/hr Velocidad Ida (Con Carga) 5,00
km/hr
Velocidad Retorno (Sin Carga)
6,00 km/hr Velocidad Retorno (Sin Carga) 6,00
km/hr
PARAMETROS ST 3.5 YD3 ST 6.0 YD3
Factor de llenado 0,9 0,9 0,9
Factor de Esponjamiento 30% 30% 30%
Pe. Relleno 2,26 2,26 2,26
Capacidad de la cuchara Yd3 3,50 Yd3 6,00 Yd3
Distancia 155 155 155
Velocidad de ida (con carga) 1,39 m/s 1,39 m/s
Velocidad de retorno (sin carga) 1,67 m/s 1,67 m/s
Tiempo de Carguío 15 seg 15 seg
Tiempo de Descarga 10 seg 10 seg
Tiempo Muerto 10 seg 10 seg
Ciclo 3,99 min 3,99 min
Capacidad de la cuchara m3 2,41 4,13
Tm. Relleno/cuchara 5,44 9,33
Utilización Mecánica 74,00% 74,00%
Disponibilidad Mecánica 88,00% 88,00%
Tiempo efectivo hr/Grd 6,6 Hr 6,6 Hr
Rendimiento Relleno M3/hr 36 m
3/hora 62 m
3/hora
Rendimiento Relleno M3/Grd 178 m
3/Gd 305 m
3/Gd
Rendimiento Relleno M3/dia 356 m
3/dia 610 m
3/dia
Rendimiento Relleno M3/Mes 8893 m
3 15245 m
3
150
6.13.6. EFICIENCIA DEL RELLENO CON AGREGADO CEMENTADO
Topeo por parte del Scooptrams y acomodo, con la finalidad de conseguir
un óptimo contacto entre relleno y los contornos de la galería, evitando
cavidades.
6.14. PROCESO DE RELLENO CON AGREGADO CEMENTADO DE UN
TAJO
6.14.1. Preparación y Transporte del Relleno Cementado
De acuerdo al volumen a preparar, pudiendo ser hasta 4 m3, la que es
mezclada y descargada en forma controlada y recepcionada por camiones
Mercedes Benz de 12 m3 de capacidad.
151
6.14.2. Rellenado del Tajeo
Recojo del material en el nivel inferior de operaciones mediante Scooptrams
y transportado por estos hasta la zona de relleno.
6.14.3. Máxima Distancia Horizontal
Considerando la velocidad del Scooptrams la distancia es de 150 metros de
la cámara de acumulación hacia al tajo de relleno.
6.14.4. Problemas en el Proceso de Rellenado
El exceso de agua puede ocurrir de diferentes maneras. Por ejemplo, si se
ha permitido que los agregados lleguen a estar excesivamente húmedos
(antes de ser mezclado con el agua de diseño) y no se haga la corrección
del diseño por humedad, se obtendrá un slump mayor a lo diseñado así
como debido a la presencia de agua subterránea en la chimenea de relleno,
agua de filtración dentro del tajo, o debido a un pobre control de calidad
durante el mezclado, el producto resultante será adversamente afectado
La planta de concreto se encuentre inoperativo para la preparación del
agregado cementado.
Falta de agregado en stop pile de material chancado para la mezcla con
material fino que proviene del zarandeado.
Falta de cemento en los silos de almacenamiento para la lechada con
agregados y dar resistencia en el relleno.
152
Figura N° 05 DESCARGA DE AGREGADO CEMENTADO EN LOS
VOLQUETES
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla SISTEMA DE LIMPIEZA, CARGUÍO Y
TRANSPORTE DE MINERAL Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
153
CAPITULO VII
DISEÑO DE CONCRETO POBRE USADO EN RELLENO SUBTERRÁNEO
7.1. Granulometría de los Agregados
Como se visualiza en la siguiente grafica, el agregado total que se usa en el
relleno es de regular calidad, debido a que las partículas están cubiertas con
un poco de material fino de las nuevas canteras de escondida y dos cruces.
154
7.2. Diseño de mezcla con diferentes porcentajes de cemento.
DISEÑO DE MEZCLA
C-100 C-140 C-175 C-210 C-280 C-350
CEMENTO (A.G. 1") 242 283 317 375 443 568
CEMENTO (A.G. 3/4") 324 385 460 580
CEMENTO (A.G. 1/2") 330 388 463 589
AGREGADO FINO (A.G. 1") 764 740 726 697 668 605
AGREGADO FINO (A.G. 3/4") 721 690 655 598
AGREGADO FINO (A.G. 1/2") 1789 1718 1633 1479
AGREGADO GRUESO (1") 1169 1132 1111 1067 1021 926
AGREGADO GRUESO (3/4") 1103 1056 1002 914
155
AGUA (A.G. 1") 145 156 159 169 177 199
AGUA (A.G.3/4") 162 173 184 203
AGUA (A.G.1/2") 165 175 185 206
RELACION A/C 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35
7.3. Cuadro de resistencia comparativa
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
MPa
EN
ER
O
FE
BR
ER
O
MA
RZ
O
AB
RIL
MA
YO
JUN
IO
JUL
IO
AG
OS
TO
SE
PT
IEM
BR
E
OC
TU
BR
E
NO
VIE
MB
RE
DIC
IEM
BR
E 7 Ag.dîas
7 Rlv dîas
Meses 1999
Resistencia 3,5%
7 Ag.dîas
14 Ag dîas
21Ag dîas
7 Rlv dîas
14 Rlv dîas
21Rlv dîas
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
MPa
EN
ER
O
FE
BR
ER
O
MA
RZ
O
AB
RIL
MA
YO
JUN
IO
JUL
IO
AG
OS
TO
SE
PT
IEM
BR
E
OC
TU
BR
E
NO
VIE
MB
RE
DIC
IEM
BR
E 7 Ag.dîas
7 Rlv dîas
Meses 1999
Resistencia 4,0%
7 Ag.dîas
14 Ag dîas
21Ag dîas
7 Rlv dîas
14 Rlv dîas
21Rlv dîas
156
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
MPa
EN
ER
O
FE
BR
ER
O
MA
RZ
O
AB
RIL
MA
YO
JUN
IO
JUL
IO
AG
OS
TO
SE
PT
IEM
BR
E
OC
TU
BR
E
NO
VIE
MB
RE
DIC
IEM
BR
E 7 Ag.dîas
7 Rlv dîas
Meses 1999
Resistencia 5,0%
7 Ag.dîas
14 Ag dîas
21Ag dîas
7 Rlv dîas
14 Rlv dîas
21Rlv dîas
157
CAPITULO VIII
COSTOS DEL RELLENO CEMENTADO
8.1. COSTO DE CONCRETO POBRE
Concreto pobre, constituido por agregados, cemento y agua con los
principios de la fabricación de concretos
8.1.1. Inversión en Concreto Pobre para Relleno Subterráneo
MATERIALES AÑO 2011 AÑO 2012
CANTIDAD COSTO US$ CANTIDAD COSTO US$
CEMENTO 10.464.700,60 1.151.117,07 12.900.000,00 1.419.000,00
RELAVE 2.361,82 8.998,53 22.500,00 2.361,82
FINOS CHANC 7.730,73 57.052,80 0 0,00
FINOS NAVA 3.117,67 46.764,99 0 0,00
GRUESOS CHANC.
40.774,22 300.913,73 0 0,00
GRUESOS ZARAND.
51.825,16 187.088,83 127.500,00 460.275,00
158
TOTAL ANUAL 1.751.935,95 1.881.636,82
COSTO ANUALIZADO
1.931.991,88 2.526.000,00
AHORRO ANUAL
180.055,93 644.363,18
AHORRO ACUMULADO
180.055,93
AHORRO PROYECTADO 824.419,11
8.1.2. Ahorro Obtenido por Mejoramiento de Diseño de Mezcla en la
Preparación.
Se ha considerado el precio de cemento puesto en mina de 120,00 US$ / Ton
Para el costo de preparación de relaves se esta asumiendo en 0,90 US$ / Ton
COSTOS DE CEMENTO
Costo de cemento = 120 $/Ton
(Puesto en mina)
Consumo Total Total Total Costo Costo
Mescla Cemento Relleno Consumo Costo Cemento Cemento
Cemento / Relaves Requerido Cemento Cemento
Ton / m3 m
3 Ton US $ $ / m
3
$ / Ton ore
1 : 40 0,066 230.921 15.241 1.828.895 7,92 2,08
1 : 35 0,075 230.921 17.319 2.078.289 9,00 2,37
1 : 30 0,086 230.921 19.859 2.383.105 10,32 2,72
1 : 25 0,103 230.921 23.785 2.854.184 12,36 3,25
1 : 20 0,128 230.921 29.558 3.546.947 15,36 4,04
159
COSTOS DE RELAVE
Operación planta concreto 0,10
Costo del relave = 0,90 $/Ton Operación Planta Paste Fill 0,50
(Puesto en tajeo) Otros, energía, mantenimiento 0,30
0,90
Consumo Total Total Total Costo Costo
Mescla Relave Relleno Consumo Costo Relave Relave
Cemento / Relaves Requerido Relaves Relave
Ton / m3 m3 Ton US $ $ / m3 $ / Ton
ore
1 : 40 2,562 230.921 591.620 532.458 2,31 0,61
1 : 35 2,536 230.921 585.616 527.054 2,28 0,60
1 : 30 2,507 230.921 578.919 521.027 2,26 0,59
1 : 25 2,474 230.921 571.299 514.169 2,23 0,59
1 : 20 2,432 230.921 561.600 505.440 2,19 0,58
Costo del relleno ( $/Ton)
Mescla % Costo Costo Costo
Cemento / Relaves Cemento Cemento Relave Total
$ / Ton ore $ / Ton ore $/Ton
1 : 40 2,50 2,08 0,61 2,69
1 : 35 2,86 2,37 0,60 2,97
1 : 30 3,33 2,72 0,59 3,31
1 : 25 4,00 3,25 0,59 3,84
1 : 20 5,00 4,04 0,58 4,62
160
CUADRO DE COSTO OPERATIVO DE TRANSFERENCIA DE RELLENO CEMENTADO CON SCOOPTRAMS
Item Descripción Unidad Cantidad
(Personas) Cantidad
Costo Unitario
US$/Unidad
Costo Parcial
US$
Costo Total
US$/m3
1,00 TRANSFERENCIA EN EL SEGUNDO NIVEL 8,56 1,78
1,01 Mano de Obra 0,48
Operador de Scoop Gdia 1,00 0,48 0,48
1,02 Materiales e insumos 0,00
1,03 Equipos 8,04
Scooptram de 6
Yd3 hr 0,10 63,60 6,11
Combustible Gal 0,48 4,01 1,93
1,04 Herramientas y EPP 0,04
Implementos de
seguridad Gdia 0,01 2,09 0,02
Herramientas Gdia 0,01 2,03 0,02
Lamparas Mineras Gdia 0,01 0,28 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (US$/m3) 1,78
Utilidad Costo
Directo 10% 0,18
COSTO TOTAL (US$/m3) 2,50
161
CONCLUSIONES
Esta tecnología de relleno es única en el Perú. Nos brinda una mayor
eficiencia en los trabajos de relleno, permite la extracción del 100% del
mineral reduce la dilución, y reduce costos operativos.
Los requerimientos de resistencias del relleno cementado, para la
secuencia de avance del minado establecido para Limpe Centro, entre los
Nvs. -29 y -8. Cualquier cambio en la secuencia de avance del minado
demandará un nuevo cálculo de los requerimientos de resistencia del
relleno cementado
Considerar que un relleno cementado es bueno para mantener paredes
autoestables, donde la dilución debe ser menos del 5 %, mayores
diluciones significan resistencias insuficientes del relleno
La segregación del concreto en forma inicial fue uno de los aspectos más
significativos del control de calidad durante la operación de este sistema.
Esta segregación se consiguió trabajando con slump 0 con una relación
agua/cemento = 1.8 con 20% de relave.
Los mayores requerimientos de resistencia corresponden a las mayores
potencias del cuerpo, que es lo mismo a las mayores longitudes de
162
tajeos. Este requerimiento puede ser disminuido extrayendo el mineral
del tajeo en etapas, de tal manera de tener menores longitudes de
paredes expuestas
La distribución de tamaños de partículas y contenido de agua, juegan un
rol importante sobre la resistencia. Donde se observa las mejores
resistencias a la compresión comparadas con la mezcla de consistencia
normales donde no se emplea aditivo y el tiempo en el ciclo de minado
se puede manejar de acuerdo a las necesidades
Para las geometrías de minado a utilizarse se requería una resistencia de
2 MPa y una losa inferior efectiva de 1.5 m. donde los modos de falla
limitaban el abierto máximo a 5 m para un factor de seguridad de 1.5, no
dándose estas limitaciones con el minado
Es importante que se respeten los estándares de dimensiones de los
tajeos, a fin de garantizar condiciones adecuadas de estabilidad tanto del
relleno como de la masa rocosa.
Las pruebas con agregados de hasta 2” de tamaño y 5% de cemento
indicaron que con 20% de relaves se alcanzaba la máxima resistencia,
pero con un porcentaje de relave mayor la resistencia descendería
dramáticamente, a causa de que se incremente el área superficial de las
partículas que requieran cobertura de cemento y ligante
163
RECOMENDACIONES
Cuando se tenga que exponer paredes estables en un lado del pilar
de relleno cementado, y el lado opuesto se encuentra con relleno no
cementado, será necesario aumentar la resistencia del pilar de relleno
cementado en un valor de 0.16 MPa para soportar las cargas de
cizallamiento por el empuje del relleno convencional (no cementado)
contiguo.
Las condiciones geomecánicas para la construcción de la rampa,
conforme al avance del sistema de rampa en profundidad, se tiene
que direccionar hacia el NW, donde las condiciones de la roca
mejorarían, debido al alejamiento de la zona de influencia de la falla
principal
Lo valores de requerimientos de resistencia del relleno con agregados
cementados han sido calculados con valores estimados de calidad de
la masa rocosa. Estos valores deberán ser afinados en el futuro a
medida que se realiza la profundización con la mayor información
sobre las condiciones geomecánicas de la masa rocosa durante el
progreso del minado
164
Colocar por lo menos dos pilares estabilizantes de relleno con
agregados cementados, por lo menos 5 % de contenido de cemento,
estos pilares podrían involucrar dos tajeos de 4 m cada uno, es decir
sería de 8 m de ancho, en toda la profundidad de minado.
Evitar o minimizar la ejecución de labores adyacentes, es decir hay
que crear un mínimo de densidad de excavaciones en el área del
nudo que forma la rampa con los cruceros pivotes. Si hubiera
necesidad de conformar excavaciones adyacentes, tendría que ser un
estándar, sostener estas excavaciones con pernos cementados más
malla, y en un futuro, si el problema va en aumento, se añadiría el uso
del enlazado con cables.
Para la recuperación del mineral debajo de los niveles base, donde el
relleno cementado tiene mejor calidad, no debe abrirse la excavación
en todo el ancho del tajeo, sino en mínimo dos partes, de tal manera
de lograr adecuada estabilidad de los techos en relleno. El relleno
cementado no está diseñado para mantener techos estables de 16 m
de luz (ancho del tajeo).
165
APENDICE
166
Apéndice A
A.1. ENSAYOS REALIZADOS EN EL LABORATORIO DE CONCRETO.
A.1.1. SLUMP
El Slump se redujo a cero evitando así la segregación y bajando el
contenido de agua que por la cantidad de finos que contienen los agregados
solicitaban una cantidad mayor. Esto nos permite ganar mayor resistencia
con el mismo contenido de cemento.
A.1.2. RESISTENCIA DEL AGREGADO CEMENTADO
RESISTENCIA DEL AGREGATED FILL
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0
dias
Re
sis
ten
cia
Co
mp
res
iva
M
pa
2.00%
2.50%
3.00%
3.50%
4.00%
4.50%
5.00%
167
Apéndice B
B.1. ELABORACIÓN DE PROBETAS.
Los moldes para la elaboración de las probetas cumplen con la norma
ASTM C 470 y la elaboración de probetas se modificó el procedimiento de la
norma ASTM C – 192 en cuanto al número de golpes por capa, 10 por capa,
para simular el grado de compactación que se produce en el relleno
subterráneo, el cual se compacta por gravedad (no se chucea ni se vibra),
por simple colocación y peso propio.
B.2. FIGURA DE PROBETAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS
Dibujado CAD Jorge Rojas Padilla PROBETAS Y Fecha: 10/10/211
Revisado Luis Villegas Landa DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESC : S/E
168
Apéndice C
C.1. ENSAYOS DE ROTUA DE COMPRESIÓN SIMPLE.
Los ensayos de compresión simple fueron efectuados en el Laboratorio de
concreto de la mina Iscaycruz, utilizando camping para el refrendado y una
prensa hidráulica accionada a mano, marca Ele-international. Las muestras
fueron ensayadas a los 7, 14 y 21 días; por tener como ciclo de minado
máximo de 21 días.
Foto Nª 06 PRENSA HIDRÁULICA
169
C.1. ENSAYOS DE ROTURA DE RELLENO CEMENTADO
AÑO 2011
MES JUNIO
TIPO RELLENO AF RELLENO
CEMENTADO
Promedio de Resistencia (Mpa) EDAD
MINA NIVEL TAJEO %
CEMENTO 7 14 21 28 Grand Total
LIMPE -16-17 278 5 2.35 2.35
-17-18 334 5 1.66 2.63 3.03 2.32
-23-24 146 5 2.27 2.92 3.09 2.76
-18-19 330 3 4.16 4.16
270/274 5 1.50 2.22 2.54 3.12 2.34
418 5 1.36 2.46 1.91
-26-27 126 3 3.50 3.50
150 5 2.23 2.29 2.26
Grand Total 1.70 2.40 2.58 3.38 2.51
AÑO 2011 MES JUNIO
TIPO RELLENO AF RELLENO
CEMENTADO Promedio de Resistencia (Mpa) EDAD
MINA %
CEMENTO 7 14 21 28 Grand Total
LIMPE 3 3.83 3.83 5 1.70 2.40 2.58 3.08 2.35 Grand Total 1.70 2.40 2.58 3.38 2.51
170
CUADRO DE ENSAYOS DE RESISTENCIA VS % DE CEMENTO
171
Apéndice D
D.1. ALGUNOS CONCEPTOS DE MECÁNICA NO LINEAL DE MEDIOS
CONTINUOS
En este apéndice se recogen algunas definiciones y resultados básicos de la
mecánica de medios continuos con grandes deformaciones, en cuanto a la
cinemática y a las tensiones. En la definición del modelo constitutivo de la
cinemática del continuo elastoplástico, basada en la existencia de una
configuración intermedia, juega un papel importante. Por esta razón se ha
creído conveniente revisar en este anexo algunos de los conceptos que
sirven de base a los desarrollos que allí se exponen. Asimismo, en la tesis
se han empleado diversos tensores de tensiones cuya definición y sentido
físico se cree conveniente detallar aquí.
CONFIGURACIONES, MOVIMIENTO Y DEFORMACION
172
TENSORES DE TENSION
Tensor tensión de Cauchy
El teorema de Cauchy sobre las tensiones de un cuerpo, establece que dada
una distribución de tensiones internas sobre la geometría de un medio
continúo deformado, que satisfaga las condiciones del principio de Cauchy
existe un campo tensorial T simétrico definido sobre la geometría deformada
con las siguientes propiedades:
Representación gráfica de las componentes del tensor tensión en una base ortogonal
173
Apéndice E
E.1. ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO
MUESTRA : Cantera Sur (< Malla 2") PI 1 23960.0 gr.
PI 2 1304.8 gr.
TAMIZ ABERTURA Peso retenido % retenido % retenido % que PARAMETROS (mm) (gr.) acumulado pasa
3" 75.000 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100
2 1/2" 62.500 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100
2" 50.000 0.0 0.0 0.0 100.0 97 86
1 1/2" 37.500 2528.0 10.6 10.6 89.4 88 66
1" 25.000 5064.5 21.1 31.7 68.3 77 52
3/4" 19.000 2571.7 10.7 42.4 57.6 69 43
1/2" 12.500 3139.2 13.1 55.5 44.5 57 32
3/8" 9.500 1649.1 6.9 62.4 37.6 49 26
N° 4 4.750 2760.5 11.5 73.9 26.1 35 15
N° 8 2.360 227.7 4.5 78.5 21.5 27 10
N° 16 1.180 209.8 4.2 82.7 17.3 20 6
N° 30 0.600 175.1 3.5 86.2 13.8 13 4
N° 50 0.300 126.8 2.5 88.7 11.3 7 2
N° 100 0.150 95.2 1.9 90.6 9.4 4 1
N° 200 0.075 76.3 1.5 92.1 7.9 2 1
< N° 200 910.9 393.9 7.9 100.0 0.0
174
E.2. Análisis Granulométrico
175
Apéndice F
F.1. UBICACIÓN DE LAS MINAS ZONA SUR
176
F.2. PROFUNDIZACIÓN DE LA MINA TINYAG Y CHUPA
177
F.3. PLANO DE MAPEO GEOMECÁNICO
178
F.4. FLUFOGRAMA DE SISTEMA DE RELLENO DE AGREGADO CEMENTADO
179
F.5. FLUJOGRAMA DE PRODUCCIÓN
MMIINNAA TTIINNYYAAGG 11
1,200 t/d
MMIINNAA CCHHUUPPAA
MMIINNAA TTIINNYYAAGG IIII
600 t/d 600 t/d
ZONA SUR
1,800 t/d
MMIINNAA LLIIMMPPEE CCEENNTTRROO
ZONA NORTE
4,200 t/d
SSTTOOCCKK PPIILLEESS
PPRREESSAA DDEE RREELLAAVVEESS
PPLLAANNTTAA FFIILLTTRRAADDOO
1,800 t/d
2,400 t/d
CCOONNCCEENNTTRRAADDOO DDEE
ZZIINNCC
180
BIBLIOGRAFIA
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