informe de servicios auxiliares becario (spcc)
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INFORME MENSUALFebrero 2009
Servicios Auxiliares
Alberto Mendoza Chavez
Becario SPCC
Operaciones Mina
ANTECEDENTES
Para Southern Copper Perú era importante contar con un proveedor único deelectricidad, el mismo que debería brindar en forma interrumpida la energíanecesaria para sus importantes operaciones en la producción del cobre.
En 1996 Southern convoca a una Subasta Pública Internacional de oferta doblecon la finalidad de vender su propia Central de Energía de cuatro turbinas avapor (179 MW instalados) y un grupo Diesel Catkato localizados al interior dela Fundición de Ilo y, también, la contratación de un proveedor único deelectricidad para sus operaciones.
Es así que Tractebel S.A. (Bélgica) se presenta como postor a dicha subastaadjudicándose la Buena Pro, adquiriendo de esta manera la Central de Energíay pasando a ser el proveedor exclusivo de electricidad de SPCC por un lapsode 20 años, periodo poco usual por su extensión y señal inequívoca de laconfianza depositada en nosotros por parte de SPCC.
La firma del contrato se realiza el 18 de abril de 1997, constituyéndose de estamanera EnerSur S.A. como empresa operadora de dicha central. A partir deesa fecha se inicia un agresivo proceso de ampliación y modernización de lacentral adquirida a Southern, la que pasa a denominarse Central Térmica Ilo1(CT-ILO1).
Como parte del proceso de ampliación y modernización de esta central, seinstala una turbina a gas modelo Frame 6 General Electric con característica"Black start" de 39 MW de potencia instalada. Posteriormente, en 1998, seinstala una segunda turbina a gas modelo LM6000 de 42.4 MW de potenciainstalada. Ambas turbinas operan con Diesel 2.
En 1998, se cristaliza uno de los principales proyectos de la naciente empresa:la construcción de la Central Térmica ILO21 (CT-ILO21) de 135 MW depotencia instalada, moderna planta que entra en operación comercial en el año2000. La CT-ILO21 es la única planta de generación eléctrica a carbón queexiste en el Perú, cuenta con la más alta tecnología y en su construcción hansido empleados y considerados los más estrictos y modernos criterios enseguridad y respeto por el medio ambiente.
La zona en anillo comprendida por Socabaya 220 kV – Moquegua 220 kV,Tacna 220 kV, Puno 220 kV, Juliaca 138 kV, Azángaro 138 kV, Tintaya 138 kVy Santuario 138 kV. Asimismo se incluye toda la generación y carga conectadaa estas barras, destacando entre ellas el eje Tintaya – Cusco – Machupicchu, yel sistema eléctrico de ENERSUR/Southern Peru Copper Co.Las zonas conformadas esquemáticamente se presentan en el DiagramaUnifilar.
Diagrama Unifilar (Barras por Zona de Análisis)Diagrama Unifilar (Barras por Zona de Análisis)Diagrama Unifilar (Barras por Zona de Análisis)
Enersur mantiene entre clientes libres y regulados un portafoliogeográficamente diversificado.A junio 2008 Enersur mantuvo contratos con clientes regulados hasta por275.98MW de potencia según el siguiente detalle:
En lo referente al segmento de clientes libres, durante el primer semestre del2008 se renovaron algunos contratos y se firmaron otros nuevos para la ventade potencia. Entre los nuevos clientes podemos mencionar los siguientes: Cía.
Moquegua220kV
Toquepala138kV
Botiflaca18kV
Ilo 2220kV
SPCC (Ilo1)138kV
Moquegua138kV
ASocabaya,
Tacna yPuno
DeAricota
C. Ilo138kV
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO SPCC
El sistema eléctrico de SOUTHERN PERU tiene una configuración enmalladaen 138 kV y es alimentada principalmente por la barra 138 kV de laSubestación Moquegua 220/138 kV, seguido de la barra 138 kV de la S.E. Ilo 1,que depende principalmente del despacho de generación de las centralestérmicas que programa el COES - SINAC.Adicionalmente es alimentado por las C.H. Aricota 1 y 2, mediante la LT 138 kVToquepala – Aricota 2. Dicho sistema eléctrico alimenta a la totalidad de lascargas de SOUTHERN que se encuentran distribuidos en las subestacionesBotiflaca, Push Back, Mill Site, Quebrada Honda y Fundición, todas estassubestaciones se encuentran conectados directamente al anillo en 138 kV.Mientras que de forma radial se alimenta a Refinería y Lixiviación también en138 kV.La capacidad de transformación de las subestaciones de propiedad deSOUTHERNPERU es:
– S.E. Push Back (138/69 kV) = 14MVA– S.E. Refinería = 44,8 MVA– S.E. Fundición = 140 MVA– S.E. Quebrada Honda = 7,5 MVA– S.E. Mill Site = 113,3 MVA– S.E. Lixiviación = 112 MVA– S.E. Botiflaca (138/13,8/6,9 kV) = 174 MVA– S.E. Botiflaca (138/69 kV) = 30 MVA
RESULTADOS DE FLUJO DE POTENCIACONDICIÓN DE OPERACIÓN NORMAL
SUBESTACIÓN PUSH BACKLa línea de tensión 138Kv llega a la subestación Push Back, esta la transformaa 69kv, esta corriente denominada anillo 69, rodea al tajo, los cual es repartidaa las subestaciones que luego son transformadas a 4.16Kv y 7.2Kv, las cualesson repartidas a las casetas (switch house), ubicadas en las zonas deoperación para la alimentación de energía de palas y perforadoras a través decables de fuerza.
SUBESTACIÓNPUSH BACK
SUBESTACIÓNDe 7,2Kv
Patio de llaves
PATIO DE LLAVES
PUSHBACK
SUB 08
SUB 04
SUB 06
SUB 09
SUB 05
SUB 03
SUB 07
LINEAS DE ALTA TENSION Y CASETAS.LINEAS DE ALTA TENSIONLas líneas de alta tensión estas divididas en dos una de 4.16 kv. Y de 7.2 kv las
cuales alimentas a las perforadoras y palas eléctricas.
Número de Subestación Voltaje
1 4.16 kV.
3 4.16 kV.
4 4.16 kV.
5 4.16 kV.
6 4.16 Kv
7 7.2 kV.
8 7.2 kV.
9 7.2 kV.
10 7.2 kV.
LINEAS DE ALTA TENSION PARA EQUIPOS.Líneas de alta tensión para palas.
Equipo Voltaje
Pala 01 7.2 kv
Pala 02 7.2 kv
Pala 03 7.2 kv
Pala 04 7.2 kv
Pala 20 4.16 kv
Pala 21 4.16 kv
Pala 22 4.16 kv
Líneas de alta tensión para perforadoras.
Equipo Voltaje
Perfo. 01 4.16-7.2 Kv
Perfo. 02 4.16-7.2 Kv
Perfo. 03 4.16-7.2 Kv
Perfo. 04 7.2 Kv
Perfo. 05 7.2 Kv
OFF
ON
SWITCH HOUSE (CASETAS)
En la operación de equipos eléctricos que son alimentados con cables de altovoltaje (4160 V) se requieren un conocimiento básico y seguro de lamanipulación del switch house en la acción de corte y reposición de la corrientemas no en otras acciones que son tareas autorizadas para personal capacitado deElectricidad Mina. Por tal motivo debe ser de conocimiento de toda la supervisión yde los trabajadores que por la naturaleza de su trabajo tenga que manipular estascasetas (los cableros).
PROCEDIMIENTO DEL TRABAJO1. Asegúrese de usar sus implementos de seguridad adecuados.2. Identificar la caseta de donde obtiene energía el equipo.3. Identificar el tipo de caseta ( switch house ).4. Identificar que otros equipos toman corriente de dicha caseta.5. Identificar los enchufes y el estado de estos.
Casetas Amarillas (Palas 2100):• Abrir la compuerta del lado opuesto de los enchufes.
• Para cortar la energía bajar la palanca (3) del enchufe deseado, y luegocerrar la puerta sin tocar los instrumentos y demás accesorios autorizadosolo para personal de Electricidad Mina.
• Colocar en OFF, la palanca exterior (4) para esto levantar el pequeñoseguro que tiene este y luego una vez movida volver asegurar con dichoseguro.
• Para reponer la energía, colocar la palanca exterior (4) en ON.
• Luego, abrir la compuerta del lado opuesto en que están los enchufes.
• Subir la palanca (3) del enchufe deseado, y luego cerrar la puerta sin tocarlos instrumentos y demás accesorio, autorizado solo para personal deElectricidad Mina.
SWITCH HOUSE
ENTRADADE ALTATENSION
(3)
(4)
SALIDAS
Modelo/Marca : Line Power . Para Palas 4100 Perforadoras 120A
Procedimiento para DESENERGIZAR una Maquina.Asegúrese que la maquina a la cual esta conectada el Switch house esta detenida,adecuadamente estacionada y apagada.Asegúrese que el lado del switch house que va a operar corresponde a la maquinaque quiere DESENERGIZAR, esto es, la puerta del lado del Switch houserespectivo, debe tener colgado el cartel de identificación del equipo que alimenta.
Seguir la secuencia siguientea) Opere el manubrio de apertura del interruptor de fuerza (OCB) girando
hacia TRIP el switch (1) que luego de esta acción debe indicar un colorverde.
b) Luego accionar el interruptor (2) que se encuentra en la parte inferior.hacia la izquierda a la posición de OFF.
c) y luego bajar la palanca (3) por el lado izquierdo hacia OPEN.
1 Proceda a Colocar su tarjeta de Seguridad (Verde para el personal deOperaciones Mina, Y amarillo, para Electricistas), en el agujero respectivo.
2 Voltear el cartel de identificación del Equipo que esta colgado en la puerta dellado del Switch house que esta operando, de tal manera que se lea “PELIGROGENTE TRABAJANDO “.
3 Desconectar la cabeza del cable del lado que se abrió el switch house paramayor seguridad.
4 Cerrar las puertas del Switch House
5 Proceder a Autorizar el inicio de los trabajos requeridos.
Procedimiento para ENERGIZAR una Maquina.1. Asegúrese que el personal que estaba trabajando en los cables de
alimentación del equipo que quiere ENERGIZAR se ha retirado y esta fuera depeligro; asegúrese también que todos los cables estén correctamenteconectados hasta el equipo y proceda a conectar el cabezal del cable al SwitchHouse.
2. Asegúrese que el lado del Switch house que va a operar corresponde a lamaquina que quiere energizar; Retire SU tarjeta de seguridad. ( La personaque coloco su tarjeta es la Única que puede retirarla .-En caso de que porrazones justificadas (enfermedad ,etc ) ; es EL JEFE de sección o suReemplazante previa verificación que no haya ningún trabajador en la línea oel equipo.
OFF
3. Seguir la siguiente secuencia:a) Subir la palanca (3) hacia CLOSE.b) mover hacia la derecha ON el interruptor (2) de la parte inferior .c) y luego girar el switch (1) hacia CLOSE el indicador de este indicará el color
rojo.
Voltear el cartel de la puerta de la caseta a la posición que se lea “EQUIPOENERGIZADO ## “
Cerrar las puertas del Switch house una vez terminadas las maniobras
1P
DETALLES DE LOS BOTONES (1) Y (2).BREAKER CONTROL
XXXX
OFF
BREAKER CONTROL
TRIP
CLO
SE(1)
(2)
(3)
(2)
(1)
CABLESLa mayoría de cables son tipo SHG-GC (5Kv de color negro, 8Kv de color amarilloy de 15Kv de color rojo). Este Cable portátil de media tensión para servicioextrapesado, usado como alimentador flexible en labores mineras de tajo abierto ysubterráneo. Especialmente diseñado para la alimentación de palas, grúas,perforadoras y equipos mineros en movimiento con grandes exigencias deseguridad y de tipo mecánico, tales como tracción, rasgado, impacto, arrastre, etc.Este cable es usado en aplicaciones que se requieren un conductor de control detierras para una aplicación segura.
SECCION TRANSVERSAL
INSTALACIONDada su especial construcción y materiales usados, puede ser instaladodirectamente sobre la superficie y a la intemperie, en las condiciones masadversas presentes en las faenas mineras.CONDUCTORCable de Cobre blando de formación concéntrica extraflexible. El gran número definas hebras de cobre consideradas en la construcción de este cable leproporcionan el grado de flexibilidad requerida para su uso.CAPA SEMICONDUCTORACintas semiconductoras aplicadas sobre el conductor,AISLACIONEtileno Propileno Rubler (EPR), que le permite operar a una temperatura de 900 Cen condiciones normales, 1300 C en emergencia y 2500 C en cortocircuito. El EPRle confiere además muy buenas propiedades eléctricas, gran flexibilidad y muybuenas características mecánicas como resistencia a la rotura, fatiga y humedadasegurando con ello una gran vida útil para este cable.CAPA SEMICONDUCTORA DE AISLACIONCintas semiconductoras aplicadas helicoidalmente sobre la aislación.PANTALLA METALICASobre la capa semiconductora se aplica una malla tejida de alambres de cobreestañado, combinado con hilos de poliéster coloreados para la identificación defases, con un recubrimiento mínimo de 60%.CONDUCTOR DE CONTROLConductor de cobre flexible, aislado con EPR, con sección y número de hebras deacuerdo a las normas ICEA. Usualmente la sección de este conductor es de 8AWG. El conductor piloto permite el monitoreo permanente de los conductores detierra, proporcionando una gran seguridad al personal que opera los equipos.
CONDUCTORES DE TIERRAConductores de cobre flexible desnudo, con sección y números de hebras deacuerdo a las normas ICEA. Los cables SHD-GC consideran 2 conductores detierra más el conductor piloto.
CUBIERTACubierta de poliuretano (TPU), con gran resistencia al rasgado, corte y abrasión.Muy buena resistencia a los aceites, agentes químico, solventes, ozono y a lahumedad.
EMBALAJEEn carretes de madera no retornables, con tiras nominales de 300 metros.
CÓMO FALLAN LOS CABLES MINEROS
Las averías de los cables no son ni misteriosas ni inexplicables, y casi sinexcepción pueden deberse a una o más de las siguientes causas:1. Tensión Excesiva2. Daño Mecánico3. Sobrecarga de corriente4. Malas técnicas de empalmes y terminaciones.
La Tensión ExcesivaMuchas de las averías en los cables es el resultado directo de la excesiva tensióna la que son sometidas.Un cable que ha sido “estirado” en demasía ya no tiene la construcción equilibradaque es tan vital para una larga vida. La tensión en los conductores somete a losalambres individuales y a sus filamentos a la compresión y corte, los cuales sondañados y se pueden quebrar más fácilmente con el doblez y la curvatura, a lacual son sometidos en su trabajo diario. La tensión también alarga el aislamientodel conductor, lo cual genera que el mismo sea vulnerable al corte porcompresión. Este se romperá más fácilmente cuando se aplaste contra elconductor trenzado durante su funcionamiento. El aislamiento también tendrá unatendencia a rasgarse sobre los conductores en un empalme. Las chaquetas bajotensión pierden una parte considerable de su resistencia al daño mecánico, unachaqueta tensionada probablemente pueda ser cortada o rasgada. El estiramientotambién genera que los conductores de cobre tomen una forma permanente, elaislamiento y la chaqueta también son estirados pero ellos regresan a su longitudoriginal cuando se deja de tensionar el conductor.Esta diferencia en las propiedades de caucho y el cobre, generan que el cable seondule y falle prematuramente.
Para reducir la tensión en el cable:a. Evite el entorchamiento, si es posible.b. Si el entorchamiento es inevitable, localice el punto del lazo tan lejos detrás delenrollador como sea posible.c. Pase lentamente al pasar el punto del lazo.d. Fije la tensión hidráulica en la bobina del cable para que aproximadamente 10pies del cable quede en la misma, cuando el equipo llegue al final de la mina.
El Daño MecánicoEsta es una de las fuentes más prevalecientes de las fallas en el cable por elarrastre. Los factores para iniciar el daño mecánico incluyen: el corte, compresión(aplastamiento); perforaciones y abrasión. En los casos extremos del dañomecánico, la falla es instantánea y la causa puede identificarse en el terreno,muchas veces, sin embargo, los componentes del cable solo “ se dañan” y seconvierten en simplemente fallas latentes.En ese caso puede ser más difícil establecer claramente la causa exacta y podertomar una acción remediadora.
Corriente de SobrecargaLa temperatura de los conductores, aislamiento y chaquetas se elevan cuando sesometen al conductor a una carga eléctrica. La resistencia del cobre seincrementa, la caída de tensión en el cable se incrementa, por lo tanto sesuministra un menor voltaje al equipo.Como resultado el equipo requiere de mayor corriente para trabajarcorrectamente, por lo que genera un aumento de calentamiento en el cable. Elaislamiento y la chaqueta de un cable de arrastre exhiben su máxima resistenciaal abuso físico, al abuso de la temperatura del conductor por encima de 90°C omenos.La capacidad de estos componentes para resistir a los daños disminuye con elaumento de la temperatura.Las condiciones que normalmente causan pocas fallas en el cable puedenvolverse un problema de repente. A temperaturas elevadas la chaqueta pierderesistencia a los cortes, aplastamiento, al rasgado y la abrasión.
TIPOS DE CONECTORES DE CABLES DE FUERZAEn Toquepala contamos con 2 tipos de conectores de Cable que son las Cabezasde terminal que son los Paton Qooke (Canada), y los TJB (Americano).
Paton Qooke ya no sonusados en las áreas directas
de operación (palas,perforadoras), estos
conectores resisten hasta5.0 kV.
CONECTORES TJBSon los que se usan en su totalidaden la alimentación de energía para laspalas eléctricas y perforadoras, y sesubdividen en 2 tipos de conectores ocabezas de Terminal: Serie: PM-CH(Macho)SFL-CH (Hembra)
Cada una de estas cabezas cuenta con un número de identificación el cual servirápara identificar al cable, en caso de presentarse quemado o con algúndesperfecto, y para conocer su estado de operación.
Manipulación y traslado de cablesExiste un equipo designado para el trabajo con los cables de fuerza, los cuales seencargan de la conexión, traslado y retiro de cables en toda la mina, para realizarestos trabajos se usan 2 camiones enrolladores de Cable que son el O-35 y el O-36 con los cuales se realiza el tenido y recojo de cables que necesitan sercambiados o trasladados. Camión enrollador O-36: Mina Toquepala 2008.
Especificaciones del Camión O-36
MODELO CRH-C9001N DE SERIE 05348CONJUNTO 90524C0MAQUINA VOLVO FM 6x4
CARRETE300 Metros de capacidad Cable SHD-
GC 3/0, 8-15 kV.ESTANQUE HIDRAULICO 150 Litros de Capacidad
PRESION TRABAJO MOTOR HIDRAULICO GIROCARRETE
1500 PSI
PRESION TRABAJO CILINDRO HIDRAULICO GIROENROLLADOR
1500 PSI
PRESION TRABAJO CILINDRO HIDRAULICO GIROPLUMA TELESCOPICA
2000 PSI
PRESION TRABAJO CILINDRO HIDRAULICO LEVANTEPLUMA TELESCOPICA
1500 PSI
PRESION TRABAJO CILINDRO HIDRAULICO EXTENSIONPLUMA TELESCOPICA
2000 PSI
REQUERIMIENTOS HIDRAULICOS 2500 PSI-25USGPREQUERIMIENTOS ELECTRICOS 12VDC
SISTEMA DE CONTROL Control Remoto Eléctrico
Camion O-36
Camion O-35
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE RAMPAS, CARRETERAS Y BOTADEROS
Para cumplir con el plan de minado de los niveles es importante el diseño de
crestas, toes y rampas con el objeto de minar en forma ordenada lo planificado.
Tenemos dos tipos de rampas: Operacional temporal y Operacional final.
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE RAMPA, CRESTAS Y TOES.1. Para diseñar los tres elementos se parte de la línea media según el plan de
minado
2. En el diseño de la cresta se crea una paralela a la línea media a una distancia
de 3.5 metros hacia adentro en forma horizontal y a 7.5 metros hacia arriba.
3. En el diseño del toe se construye una paralela a 3.5 metros hacia fuera
horizontalmente y 7.5 metros hacia abajo.
CRESTA
TOE
RAMPA
LINEAS MEDIAS
4. Para el diseño de la rampa se construye dos líneas paralelas e inclinadas que
une la cabeza con el pie de rampa con una pendiente del 8% ó 10% según el
plan ; la línea hacia fuera es cresta de rampa y el que esta hacia adentro es el
toe de la rampa.
5. Si la rampa es al 8% su diseño debe ser; la cabeza y el pie a una distancia de
94 metros de la línea media y un ancho de 35 metros.
6. Cuando esta diseñado los tres elementos de minado se procede a sacar notas
de estos para replantear en el campo.
7. Estas notas de crestas y toes pueden ser calculados en el Autocad ó MineSight
luego estas son transferidas a una PC que tenga el sistema trimble geomatics
office, para exportarles al TSC1 del GPS.
8. Con estos datos de crestas y toes de todos los niveles que se están minando
procedemos a replantear las crestas y el control de toes.
9. Todos estos datos y planos son chequeados por el supervisor.
Ancho de Rampa = 3.5 (Ancho del volquete)
PARAMETROS A CONSIDERAR:
DISEÑO DE BOTADEROS
En toquepala se tiene operativos 4 botaderos:•• BOT NO 3465D Desmonte, pendiente 3% capacidad 47’866,727 TM.• BOT NO 3485L1 Lixiviable, pendiente 3% capacidad 2’800,000 tm• BOT QH 3260L (corto) capacidad 800,000 tm• BOT QH 32550L (largo) capacidad 4,886.92 KTons
Criterios para el diseño de Botaderos:
• Gradiente en botadero de 2-3%• Angulo de talud de 370
• Construir un riñón para su fácil transito• Contar con dos zonas de descargas de 50m.
RIÑON
Plantade Luz
SALIDA INGRESO
2
2 1
1
1
2
Descarga en Botaderos
ESTABILIDAD DE TALUDES:
Las paredes del tajo necesitan permanecer durante todo el tiempo que dure laexplotación de la mina. La estabilidad de las paredes deben se analizadas tancuidadosamente como sea posible.
La resistencia de la roca, los sistemas de fallas, las fracturas, presencia deagua y otras informaciones geológicas con los factores claves en la evaluaciónde un adecuado ángulo de talud. Así mismo el análisis del ángulo del taluddetermina también el ángulo a ser usado entre los caminos y rampas del pit(ángulo interrampas).
50 m 50 m
1.1. Información Geológica de Campo
Como se explicó en el capítulo II, la geología de Toquepala consiste de unaserie de flujos alternativos de Riolitas y Andesitas, intruídos por Dioritas yDacitas; los cuerpos mineralizados se encuentran aproximadamente en elcentro de una gran chimenea de brecha formada por repetidos episodios debrechamiento. En Toquepala, se definieron las siguientes estructuraprincipales.
• Diorita Oeste• Diorita Este• Cuarzo Porfirítico Quellaveco Oeste• Cuarzo Profirítico Quellaveco Este• Brecha Angular Oeste• Brecha Angular Este• Dacita Porfirítica• Dacita Aglomerada• Serie alta Toquepala (Riolita Toquepala y Andesita Oeste• Serie baja Toquepala (Cuarzo Porfirítico Toquepala y Dolerita)• Riolita Toquepala (incluyendo Volcánicos de la serie alta)• Brecha Angular ( Brecha de Ruptura o Slump)• Brecha de Guijarros (Brecha redondeada o Pebble)
Doce de los trece tipos de roca mencionados anteriormente se hallarán enlas paredes finales del tajo, la Brecha de Guijarros es la única excepción. Elmayor rasgo estructural del área de Toquepala es sistema de fallasMicalaco, una zona ancha de brechamiento, fracturamiento y cizallamiento,aproximadamente a 21 Km. De largo, con una dirección azimutal de 295º a300º. Los datos de fábrica de la roca (referente al tamaño de grano,orientación de diaclasas y fracturas), fueron obtenidos a partir de losnúcleos orientados, del mapeo geológico y logeo de muestras. El tabajo decampo consistió de lo siguiente:
• Mapeo geológico de 161600 m. De talude de banco expuestos en 13diferentes niveles.
• Logeo de núcleos orientados (de taladros diamantinos), totalizando1350 m. De 6 taladros diamantinos.
• Mapeo en línea detallado en 24 áreas de la mina.• Mapeo de estructuras mayores (fallas) a través de toda la mina.• Recolección y almacenamiento de muestras de roca para pruebas
geomecánicas.
1.2. Propiedades Geomecánicas de las Rocas
Para los propósitos de diseño, los especímenes de las rocas fueronagrupados en 15 tipos de roca:
a. Diorita Esteb. Diorita Oestec. Cuarzo Porfirítico Quellaveco Ested. Cuarzo Porfirítico Quellaveco Oestee. Brecha Angular Oestef. Brecha Angular Esteg. Dacita Porfiríticah. Dacita Aglomeradai. Alta Andesitaj. Toquepala Riolitak. Toquepala Andesital. Cuarzo Porfirítico Toquepalam. Dolerita Toquepalan. Brecha de Guijarroso. Latita Porfirítica
Se realizaron 3 tipos de ensayos de resistencia de la roca, todos ellosfueron hechos en la Universidad de Arizona, en el laboratorio e Mecánicade Rocas de Tucson, Estado Unidos. Estos ensayos fueron:
• Ensayo de compresión uniaxial• Ensayo de Tensión uniaxial.• Ensayos de corte directo.
Los dos primeros fueron realizados para calcular un estimado de lasresistencias tanto compresivas como tensivas de la roca. Los ensayos decorte directo a gran escala, hechos sobre muestras de bloquessuperficiales, y en núcleos de perforación, se realizaron para dar unestimado de la resistencia al corte tanto en muestras sin fracturamientocomo en muestras fracturadas y diaclasadas. En conjunción con estosensayos, se hicieron medidas del peso específico de los diferentes tipos deroca. En el cuadro Nº 5.1, se muestran los resultados de estos ensayos.Los resultados de los ensayos indican que las rocas volcánicas fuerongeneralmente las más fuertes y las rocas intrusivas las más débiles a losensayos de resistencia de la roca.
6 Cuadro Nº 5.1: Resumen de los Resultados de los ensayos
Tipo deRoca
Resist.Tensiva
Ens. Brasileño(psi)
Resist.Compre-
Siva uniaxial(psi)
Resistencia alCorte roca intacta
Resistencia alCorte roca fracurada
Peso Espec.(lb/pie3)
Diorita OesteDiorita EsteCuarzo PorfiríticoQuellaveco OesteCuarzo PorfiríticoQuellaveco EsteBrecha AngularEsteBrecha Angular
OesteDacita PorfiríticaDacita AglomeradaAlta AndesitaToquepala RiolitaToquepalaAndesitaCuarzo PorfiríticoToquepalaToquepala DioritaBrecha deGuijarrosLatita Profirítica
11761778
1349
13499749741046690206214062282
1556229416092003
460311891
11203
11203631863185006
1077314519161409593
1751716551178146817
6.1 Φfricción
3141
44
4440403552414932
48424828
Cohesión(psi)11402250
1900
19001220122011201340268023302290
2560302026201810
Φfricción23.5525.56
27.21
25.1225.1227.4329.7923.0429.6827.8828.18
25.2125.4224.6626.94
Cohesión(psi)5.5110.05
5.05
7.167.168.604.8815.225.618.472.03
16.1410.097.3510.68
161.3172.1
163.3
163.3163.0163.0156.2157.6157.0161.2166.8
163.8171.8164.4166.5
Fuente: Call & Nicholas Inc.
1.3. Influencia del Agua
La presencia del agua en los alrededores del tajo puede afectaradversamente las operaciones de minado. Grande flujos de agua puedenser controlados eficazmente con el bombeo. Sin embargo, altas presionesde poros, las cuales usualmente están asociadas con volúmenes de flujosde agua, pueden disminuir la estabilidad de las paredes. Existen indicios deque el desarrollo de estas presiones han contribuido al fallamiento de lasparedes actuales del tajo. Estas presiones de poros son originadas por lapresencia de agua en las discontinuidades geológicas (fallas, fracturas).Para reducir estas presiones de poros se deben de realizar métodos dedrenaje incluidos como por ejemplo realizar taladros para drenaje horizontalen zonas menos estables. Para determinar la presión de poros se empleanlos piezómetors, los cuales se instalan en zonas cercanas a fallasprincipales.
2. Sectores para el Diseño
Para propòsitos de diseño, el tajo fue dividido en 10 sectores, basados en laorientación promedio del pit final. Los sectores para el diseño son zonas donedlos datos de fábrica de un estructura principal tendrán un impacto similar en eldiseño. Los ángulos de talud en una mina a cielo abierto están influenciadaspor la resistencia de la roca, las estructuras geológicas, el agua presente, laorientación de las paredes, distribución del mineral y condicionesoperacionales. Los sectores para el diseño son zonas donde estos parámetrosson similares o tendrán un impacto similar en el diseño son: (1) Los límites delas estructuras principales, (2) Los contactos de las rocasy (3) La orientaciónde las paredes del tajo
3. Formas de Inestabilidad de Taludes
Las diferentes formas de inestabilidad de taludes ocurren generalmente por larotura de los mismos, debido a planos de corte presentes en los mismos. Sepueden clasificar en función a la mecánica de derrumbamiento.
a. Desprendimiento de rocas
Usualmente ocurre en taludes donde la estructura geológica produce unamasa rocosa caraterizada por bloques de varios lados que pueden serfácilmente desprendidos en una superficie libre. Los bloques desprendidosse acumulan como escombros en los pies de los bancos y si no sonremovidos, pueden formar pilas altas que llenarían los bancos y ocasionaríaun flujo a los niveles inferiores. Para minimizar el desprendimiento y flujo derocas, es necesario realizar una voladura controlada y una excavacióneficiente en las paredes finales (ver Fig. Nº 5.1)
b. Rotura por Corte de Rotación
Se produce cuando un segmento del talud se rompe por la rotación de una masa,aproximadamente circular. La causa de la rotura se le adjudica al hecho de lainsuficiencia de la resistencia al corte para la geometría del talud en ese instante (ver Fig.Nº 5.1)
c. Rotura por Corte Plano
Este modo de rotura ocurre cuando una estructura geológica tiene una dirección paralelao aproximadamente paralela a la dirección de la cara del talud, y una inclinación másplana que el ángulo de talud. El análisis por corte plano determina el reisgo dedeslizamiento a lo largo de las estructuras de este tipo (ver Fig. Nº 5.1)
Los factores a controlarse en el análisis de corte plano son:
• Las orientaciones de las estructuras geológicas, las cuales determinan siuna fractura existente es sub - paralela (20) a la cara del talud.
• Las longitudes de las estructuras, las cuales determinan la probabilidadde tener una fractura continua.
• El espaciamiento de estructura, la cual indica el numero de superficiesde falla potenciales en el talud.
• La resistencia al corte de la estructura, la cual determina la probabilidadde que si una fractura satisface todos los criterios anteriores, el talud sedesplazará a lo largo de tal fractura (insuficiencia de resistencia al corteen un plano).
d. Rotura por Corte Escalonado
En este tipo de rotura, al igual que en la rotura por corte plano se asume que eldeslizamiento ocurre a lo largo de las estructuras geológicas subparalelas al talud. Sinembargo, mientras que en una rotura por corte plano se asume que ocurre a lo largo deuna superficie simple, el modelo de rotura en escalones asume que la falla es debida amecanismos combinados de desplazamiento a lo largo de superficies que se inclinanhacia la cara del talud (el conjunto principal de estructuras), y otra estructuras deseparación a lo largo de estructuras geológicas que son aproximadamenteperpendiculares al conjunto principal (ver Fig. Nº 5.1).
e. Rotura por Cuña Simple
La geometría de la rotura por cuña simple es el resultado de 2 estructuras geológicas casiplanares, para formar un prisma completamente desprendido de material. El peso delmaterial en conjunción con fuerzas hidrostáticas, conducen a que el prisma se deslice através de la línea de intersección de las dos estructuras (ver Fig. Nº 5.1).
f. Rotura por Cuña Escalonada
Este tipo de rotura es similar al anterior, pero en este caso las estructuras que seintersectan para formar la cuña no son de plano simple y continuo, más bien sonparecida a la rotura por corte escalonado, debido a la combinación de los diferentesconjuntos estructurales para formar las superficies de falla (ver Fig. Nº 5.1).
4. Diseño analítico del Talud Final
El principal objetivo de diseñar taludes del tajo son para hacerlos lo más empinadosposible sin llegar a crear una inestabilidad de talud, y como consecuencia de ello hacernuestra operación antieconómica. Los taludes empinados generalmente minimizan lacantidad de desmonte que debe ser minado para extraer la misma cantidad de mineral.Dependerá de las dimensiones físicas del cuerpo, su profundida, los tipos de roca yminerales a encontrar, su distribución y leyes.
Las consecuencias que se generan de un talud inestable son: (1) Pérdida de mineral), (2)Costos extras de desbroce, resultado de un nuevo Pushback para recuperar el mineralque de otra forma estaría perdido, (3) Costo de Limpieza de falla), (4) Costos asociadoscon el rehabilitamiento de caminos, y (5) Retrasos en la producción, debido a las áreasinaccesibles.
El diseño del talud implica el análisis de los mayores componentes del talud, en unamina son:
Configuración del banco, Angulo Interrampas y Angulo de Talud Final. Laconfiguración del banco está definida por la altura y ancho del banco y el ángulo deltalud del banco. El ángulo interramapas está definido por la configuración del banco; yel ángulo de talud final está definido por las secciones interrampas separadas por locaminos. El ángulo de talud final en Toquepala será aproximadamente igual al ángulointerrampas excepto en aquellos sectores con numerosos caminos (ver Fig. 5.2)
Las recomendaciones de esta evaluación y diseño se basan en los análisis de cada uno delos componentes del talud final del tajo.
4.1. Configuración del Banco
La probabilidad de falla para cualquier configuración de un banco no posee un únicovalor, es más, la probabilidad es una función de la escala de la falla. Por ejemplo, unpedazo de bloque cuyo plano de falla está a 1 pie atrás de la cresta de un banco ( ver Fig.Nº 5.3), casi siempre cae invariablemente tanto durante la excavación o inmediatamentedespués; consecuentemente, la probabilidad simple de falla, sin considerar el tamaño dela falla, se aproxima a 1. A medida que la distancia hacia atrás de la cresta seincrementa, el volúmen se incrementa y la probabilidad de falla disminuye.
El ángulo de talud de banco está controlado por la orientación de las estructurasgeológicas y por las técnicas de voladura y excavación usados en el tajo. Para determinarel ancho del banco, el grado de confianza con el cual un ancho de banco particular puedeser mantenido, fue calculado basado en la distribución de los ángulos de talud de bancomedidos durante el mapeo geológico estructural del tajo.
Los ángulos mapeados representan los ángulos de talud de banco actualmentealcanzados en Toquepala e incluyen los efectos de las estructuras geológicas, voladurade bancos y la forma de la excavación.
Usando la distribución de los ángulos de talud de banco medidos durante el mapeo decampo, se generaron gráficos de los ángulos de talud para cada estructura principal (verFigs. 5.4 a 5.6). Por ejemplo, en la Fig. 5.4 (a), 10% de los ángulos de talud de bancomedidos fueron menores que 63.5º. Por lo tanto, se asume que un 90% de probabilidadde que los ángulos de talud de banco en la Diorita Oeste serán mayores que 63.5º.Usando las curvas de porcentaje acumulado (Figs. 5.4 a 5.6), y dados una altura debanco y un ángulo itnerrampas, se puede calcular un ancho de banco a un determinadonivel de confianza.
La función del Catch Bench (banco de acoge) es el de prevenir las fallas en la roca yretener el material de escombros de un banco superior, dentro de un área de minado. Uncriterio para las dimensiones del Catch Bench fue desarrollado por Ritchie (1963). Laaltura del banco en Toquepala es de 15 m. Para el talud final, consideremos alturas debanco de 15 y 30 m. (naco simple y doble banco). Las dimensiones que Ritchie propusopara estas alturas son:
Altura de Banco de Talud Anchos de la Plataforma
15 m. 73º - 76º 5 m.
30 m. 73º - 76º 7 m.
Adicionalmente a estos anchos se le debe incrementar una berma de seguridad para quecontenga a las rocas desprendidas, por lo tanto, las dimensiones del diseño llegan a ser:
Altura de Zona de Altura de Ancho de Espacio
Banco Impacto Berma Berma Libre
15 m. 5 m. 1 m. 3 m. 1 m.
30m. 7 m. 1m. 3 m. 1 m.
La geometría resultante tanto para un banco simple como para un banco doble semuestra en el plano Nº 8. Un espacio libre de 1 m. Es agregado de tal forma que laberma no esté al borde de la cresta. El espacio libre tiene dos objetivos: Para una fácilconstrucción de la berma, y para ayudar al palero a alcanzar la cresta final antes de llegara la berma, para lo cual se emplean señales para marcar el límite de la cresta.
4.2. Angulo de Inclinación entre Rampas
Existe una relación entre la altura de banco, el ángulo de talud de banco y el ángulointerrampas, como se muestra en la siguiente figura:
Basándose en la experiencia de campo de otras minas, en Toquepala se establecireon 3criterios para la configuración del banco:
Configuración del Banco Criterio
Mínimo H: 15 m. : 90% W > 9 m.
Intermedio H: 30 m. : 90% W > 11 m.
Máximo H: 30 m. : 90% W > 11 m.
Estos criterios determinan el ángulo interrampas. Usando las curvas de porcentajeacumulado de los ángulos medidos y los niveles de confianza de los anchos de bancomencionados arriba, se generan una serie de cuadros mostrando los anchos del CatchBench para un simple y doble banco y los ángulos iterrampas resultantes. Como ejemplomostramos el cuadro Nº 5.2, el cual nos presenta los resultados para la estructura DioritaOeste.
Para satisfacer el criterio de configuración de banco intermedio, el 90% de los anchos debanco deben ser mayores que 11 m. Cuando se usa un doble banco. A un nivel deconfianza de 90%, ubiquémonos en la columna de coble banco (DB) y observando elancho de banco mas cercano a 11 m. El valor mas próximo es 11.1 m. Y el ángulointerrampa resultante es de 49º.
Cuadro Nº 5.2: Catch Bench para un simle y doble banco en la Diorita Oeste.
Ancho de Banco
ϕ Talud - Banco Media
72.1º
80% Confianza
67.0º
ϕ Interrampa SB DB SB DB SB DB
34º
35º
36º
37º
38º
39º
40º
41º
42º
43º
44º
45º
46º
47º
48º
49º
50º
51º
52º
53º
54º
55º
56º
57º
58º
59º
60º
61º
62º
63º
64º
17.4
16.6
15.8
15.1
14.4
13.7
13.0
12.4
11.8
11.2
10.7
10.2
9.6
9.1
8.7
8.2
7.7
7.3
6.9
6.5
6.1
5.7
5.3
4.9
4.5
4.2
3.8
3.5
3.1
2.8
2.5
24.8
33.2
31.6
30.1
28.7
27.4
26.1
24.8
23.6
22.5
21.4
20.3
19.3
18.3
17.3
16.4
15.5
14.6
13.7
12.9
12.1
11.3
10.5
9.8
9.1
8.3
7.6
6.9
6.3
5.6
4.9
15.9
15.1
14.3
13.5
12.8
12.2
11.5
10.9
10.3
9.7
9.2
8.6
8.1
7.6
7.1
6.7
6.2
5.8
5.4
4.9
4.5
4.1
3.8
3.4
3.0
2.6
2.3
1.9
1.6
1.3
0.9
31.7
30.1
28.6
27.1
25.7
24.3
23.0
21.8
20.6
19.4
18.3
17.3
16.2
15.2
14.3
13.3
12.4
11.6
10.7
9.9
9.1
8.3
7.5
6.7
6.0
5.3
4.6
3.9
3.2
2.6
1.9
14.8
13.9
13.2
12.4
11.7
11.0
10.4
9.8
9.2
8.6
8.1
7.5
7.0
6.5
6.0
5.6
5.1
4.7
4.2
3.8
3.4
3.0
2.6
2.3
1.9
1.5
1.2
0.8
0.5
0.2
0.0
29.5
27.9
26.3
24.9
23.4
22.1
20.8
19.6
18.4
17.2
16.1
15.0
14.0
13.0
12.1
11.1
10.2
9.3
8.5
7.6
6.8
6.0
5.3
4.5
3.8
3.1
2.4
1.7
1.0
0.3
0.0
Fuente: Call & Nicholas Inc.
Los ángulos interrampa que satisfacen los tres criterios de configuración anteriormenteseñalados se obtienen de los cuadros como el mostrado anteriormente, los cuales sedesarrollan con la relación que se mostró en la Fig. Nº 5.7. Un resumen de los resultadosse muestra en el cuadro Nº 5.3.
Cuadro Nº 5.3: Angulos Interrampa que satisfacen el criterio de Conf. Del banco
Estructura Pirncipal
Diorita Oeste
Diorita Este
Crzo. Porf. Quell.Oeste
Crzo. Porf. Quell. Este
Brecha Angular Oeste
Brecha Angular Este
Dacita Aglomerada
Dacita Porfirítica
Brecha Angular
Riloita Toq. Este
Serie Toq. Alta
Serie Toq. Baja
Mínimo
42º
44º
35º
39º
46º
44º
45º
43º
43º
37º
41º
40º
Intermedio
49º
51º
40º
45º
53º
51º
52º
50º
50º
43º
47º
46º
Máximo
52º
52º
43º
50º
55º
57º
54º
51º
51º
48º
49º
50º
Fuente: Call & Nicholas Inc.
Luego, tomando los contactos de roca en el tajo, y los sectores de diseño, se distribuye elángulo interrampas calculado con estos criterios. En el siguiente cuadro se resumen losángulos interrampas recomendados:
Cuadro Nº 5.4: Angulos Interrampa Recomendados
Sector de Diseño
Norte
Norte
Norte – Este
Norte – Este
Este – Norte
Elevación
Arriba de 3025
Abajo de 3025
Arriba de 3025
Arriba de 3025
Arriba de 3370
Angulo Interrampa
52º
51º
52º
51º
43º
Este – Norte
Este – Sur
Este – Sur
Este – Sur
Sur – Este
Sur – Este
Sur
Sur – Oeste
Oeste – Sur
Oeste
Oeste
Oeste
Oeste – Norte
Oeste – Norte
Oeste – Norte
Abajo de 3370
Arriba de 3430
Arriba de 3265 y Abajo de3430
Abajo de 3265
Arriba de 3265
Abajo de 3265
Todas las Elevaciones
Todas las Elevaciones
Todas las Elevaciones
Arriba de 3265 y SurN63600
Arriba de 3265 y NorteN63600
Abajo de 3265
Arriba de 3265
Arriba de 3025 y Abajo de3265
Abajo de 3025
51º
43º
45º
51º
45º
51º
49º
49º
49º
49º
46º
49º
46º
40º
51º
Fuente: Call & Nicholas Inc.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Es de mucha importancia saber el sistema eléctrico de las minas tanto la línea delanillo 138 y 69 Kv, además de saber donde están ubicadas las subestaciones parapoder identificar de donde conectar la energía cuando se mueve una pala operforadora.
Trabajar con mucho cuidado en el tendido de cables y usar los guantesdieléctricos para la seguridad de los trabajadores, a muchos les fastidia trabajarsin estos guantes poniendo en riesgo su vida.
El camión O-36, es muy deficiente para los trabajos de cable que se presenta enla mina, los trabajadores prefieren usar el camión O-35, siendo este mas practicopara el trabajo y además de llevar o cargar dos carretes de cables.