Codelco Chile Division El Teniente 2i2n19

INDICE 1.

2.

3.

4.

CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE.......................................................3 1.1.

CODELCO CHILE..................................................................................... 3

1.2.

RESEÑA HISTORIA DE EL TENIENTE........................................................3

1.3.

UBICACIÓN GEOGRAFICA........................................................................4

1.4.

PROCESO DE EXPLOTACION DE COBRE..................................................4

DESCRIPCION DE LA GEOLOGIA....................................................................5 2.1.

LITOLOGIA PRESENTES EN EL SECTOR...................................................5

2.2.

ALTERACION Y MINERALIZACION.............................................................8

2.3.

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS..................................................................9

2.4.

HUNDIBILIDAD...................................................................................... 10

2.5.

CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DEL MACIZO ROCOSO.....................12

RESERVAS, VIDA DE LA MINA, PRODUCCION ANUAL...................................13 3.1.

RESERVAS............................................................................................. 13

3.2.

VIDA DE LA MINA.................................................................................. 14

3.3.

PRODUCCION ANUAL............................................................................ 15

DIMENSIONAMIENTO................................................................................... 15 4.1.

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS........................................................17

4.2.

SUSTENTO GEOMECANICO EN EL DIMENSIONAMIENTO........................18

4.2.1.PREDICCIÓN EMPÍRICA DEL STRAINBURST Y SQUEEZING EN GALERÍAS PROFUNDAS................................................................................................ 18 5.

6.

DETERMINAR TIEMPOS DE OPERACIÓN......................................................29 5.1.

DESARROLLO HORIZONTAL..................................................................29

5.2.

DESARROLLO VERTICAL........................................................................30

5.3.

SISTEMA BLIND HOLE...........................................................................31

5.4.

BLINDAJE DE PIQUES............................................................................ 32

5.5.

OBRAS CIVILES..................................................................................... 33

5.6.

CONSTRUCCIÓN DE PUNTOS DE EXTRACCIÓN.....................................33

5.7.

CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS DE RODADO........................................34

5.8.

CONSTRUCCION DE MUROS DE CONFINAMIENTO................................35

PLAN DE PREPARACION, DESARROLLO Y EXPLOTACION..............................37 6.1.

MINERIA SEMICONTINUA.......................................................................37

6.2.

MINERIA CONTINUA.............................................................................. 37

6.3.

EQUIPOS DE REDUCCION SECUNDARIA................................................38

6.4.

DESARROLLO RAPIDO DE GALERIAS.....................................................39

7.

COSTOS DE PRODUCCION..........................................................................41

8.

BIBLIOGRAFIA............................................................................................. 44

1. CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE 1.1.

CODELCO CHILE La historia de La Corporación Nacional del Cobre de Chile. Comienza con la promulgación de la reforma institucional que nacionalizó el cobre en Chile, el 11 de julio de 1971, la cual determinó la transferencia al Estado de pertenencias mineras de gran importancia. Esto requirió la creación de una empresa capaz de exportarlas y istrarlas, se decretó la ley Nº 1.350 del 1 de abril de 1976, que estableció la creación de CODELCO, una empresa de Estado, minera, industrial y comercial, con personalidad jurídica y patrimonio propio. Su principal producto es el cobre refinado en la forma de cátodos o lingotes con 99.99 por ciento de pureza. La corporación, también, produce concentrado de cobre, cobre Blíster y Anódico y subproductos como Molibdeno, barro anódico y ácido Sulfúrico.

1.2.

RESEÑA HISTORIA DE EL TENIENTE La División El Teniente, data del año 1905, en que comienzan los preparativos para explotar industrialmente el mineral. En el año 1911, se alcanza un nivel de producción importante, 6000 ton/año de cobre blíster, que marca el inicio de un largo camino de proyectos y acciones tendientes a consolidar al Teniente, como un productor de reconocida importancia a nivel mundial. La historia de El Teniente ha transcurrido con distintos tipos de gestión, desde la istración norteamericana como BRADEN COPPER COMPANY; luego existe un período de istración mixta, norteamericana y chilena, entre 1966 y 1971, consecuencia del proceso denominado “Chilenización del Cobre”, para posteriormente pasar a ser istrada completamente por profesionales chilenos como resultado de la “Nacionalización del Cobre”.

1.3.

UBICACIÓN GEOGRAFICA División El Teniente, es la Mina Subterránea más grande del mundo y desarrolla su actividad en torno al yacimiento que se encuentra ubicado a 80 Km. Al sur de Santiago y a 50 Km. al Noreste de Rancagua. Enclavado en la PreCordillera

Central de Los Andes, a 2.100 metros de altura sobre el nivel del mar, en la Región de O`Higgins y desarrolla sus actividades en las localidades de Rancagua, Colón, Sewell, Caletones, Coya y tranque de relaves Carén. Las dimensiones del yacimiento fluctúan entre los 2.800 metros de largo por 1.900 metros de ancho.

Grafico N° 01. 1.4.

Instalaciones División El Teniente.

PROCESO DE EXPLOTACION DE COBRE En el proceso de la minería se deben conocer las distintas etapas que se deben llevar a cabo. Para la obtención del mineral de Cobre cada una de estas etapas cumple un rol fundamental en el proceso de explotación del Cobre. A. EXPLOTACION GEOLOGICA: Se identifica la presencia de un yacimiento y sus características. Se determinan la Ley el Mineral y la forma más adecuada de explotarlo. B. EXTRACCION, CARGUI Y TRANSPORTE: La roca mineraliza extraída de la mina y de un tamaño adecuado, es cargada y transportada de forma eficiente y segura a la planta en trenes.

C. CHANCADO: A partir de la etapa de chancado primario y secundario se obtiene un material mineralizado de un tamaño de 1,5 pulgadas, el que se ordena en pilas de lixiviación. D. MOLIENDA: Mediante molino se reducen las partículas del mineral, hasta obtener un tamaño de 180 micrones. Con esto se forma una pulpa con agua y reactivos que se llevan a la flotación. E. FLOTACION: Se genera una espuma cuyas burbujas atrapan el cobre y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se recolecta y se seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre, que continúa su purificación. F. FUNDICION: Para poder separar el cobre de otros minerales e impurezas, el concentrado de cobre seco se trata a altas temperaturas en hornos especiales. Luego de varios procesos se obtiene el cobre refinado (RAF), el que es moldeado en placas de 275 kilogramos de peso llamadas ánodos. G. ELECTRO REFINACION: Los ánodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación. De este proceso se obtiene catados de alta purezas. H. CATADOS: Éstos son examinados cuidadosamente, seleccionados y enzunchados, para su despacho. El cual se realiza por medio de trenes al puerto de embarque. 2. DESCRIPCION DE LA GEOLOGIA Para comprender las circunstancias que generan los problemas tanto de hundibilidad como de granulometría y que afectan de manera directa a la producción es necesario conocer las características geológicas y geotécnicas predominantes en el sector de interés. 2.1.

LITOLOGIA PRESENTES EN EL SECTOR Las principales unidades litológicas reconocidas en el sector Hw de la mina Esmeralda corresponden a: Complejo Máfico El Teniente (CMET)(Ex andesitas de la mina), Unidades de Pórfidos Félsicos (Pórfido Diorítico y Pórfido Latítico), Unidades de Brechas (Complejo de Brechas Braden, Brechas Hidrotermales y Brechas Ígneas). A continuación se realizara una breve descripción de cada una de ellas. - Complejo Máfico El Teniente (ex Andesitas de la Mina):

Bajo esta denominación se agrupa al tipo litológico de mayor presencia en mina Esmeralda y que hospeda la mayor parte de la mineralización de cobre y molibdeno. Corresponden a tipos litológicos de difícil individualización macroscópica y que incluyen gabro, diabasas y pórfidos basálticos que se han descrito regularmente como “andesita”. Microscópicamente corresponden a rocas de color oscuro debido a la intensa alteración biotítica que la afecta. Presentan textura porfídica fina y afanítica. Estas rocas están atravesadas por un denso enrejado polidireccional de vetillas de cuarzo, de cuarzo-anhidrita y calcopirita con minerales subordinados en distintas proporciones. Hacia el oeste las rocas oscuras del CMET son cortadas por las unidades de brechas correspondientes al Complejo de Brechas Braden. Hacia el este están cortadas por la Tonalita (ex -Diorita Sewell). -

Pórfido Diorítico (ex Diorita) Bajo esta denominación se agrupan una serie de cuerpos intrusivos y diques menores alineados en una dirección norte-sur que presentan una gran extensión vertical reconociéndose desde los niveles superiores TEN-4 hasta más abajo del nivel Teniente-8. Es habitual que en el o con el Complejo Máfico El Teniente (ex andesita) se generen brechas hidrotermales y/o brechas ígneas. Esta corresponde a la litología problemática en el sector HW por sus condiciones geotécnicas poco favorables para el caving.

-

Pórfidos Latíticos. Corresponden normalmente a cuerpos tabulares tipo filones de poca potencia (2 a 6m) los que cortan las rocas oscuras del CMET y a los Intrusivos Dioríticos y la Tonalita. Presentan textura porfídica con 60% de fenocristales de plagioclasa y biotita, y ojos de cuarzo en una masa fundamental de cuarzo y feldespato. Constituyen

-

una unidad con una ley media de Cu inferior a 0,2% de Cu. Complejo de Brechas Braden. Consiste en un complejo de brechas emplazado en la parte central del yacimiento. Tiene la forma de un cono invertido con un diámetro de 1200[m] en superficie y una continuidad reconocida en profundidad de 1800 [m].

La Brecha Braden se constituye de fragmentos redondeados a subredondeados, polimícticos en una matriz de polvo de roca y cemento de sericita con -

cantidades menores de turmalina, calcita y pirita. Brecha de Turmalina (ex Brecha Marginal de Turmalina) Brecha de color gris oscuro compuesta por fragmentos angulosos y subangulosos de composición principalmente andesítica. Los clastos presentan grados variables de alteración cuarzo-sericita-clorita y se encuentran cementados por turmalina y cuarzo, con cantidades menores de anhidrita,

-

carbonatos calcopirita y sulfosales de la serie tenantita tetrahedrita. Brecha de Clorita (ex Brecha Marginal de Clorita) Se localiza entre las coordenadas 500N y 50N, en o con las rocas oscuras del CMET. Corresponde a una franja irregular con un ancho que varía entre 5 y 30 [m]. Es una brecha que presenta una matriz de color verde. Está constituida por fragmentos angulosos de “andesitas de la mina” de color negro, con formas angulares a sub-angulares de tamaños centimétricos. La matriz está compuesta principalmente por polvo de roca y clorita, y en menor cantidad sericita y anhidrita. Además incluye sulfuros de cobre, entre los cuales predominan

-

calcopirita y bornita, y sulfuros de arsénico y antimonio. Brecha Ígnea (Brecha de o) Se ubican preferentemente en el o entre el Complejo Máfico El Teniente y los distintos pórfidos que la instruyen. Esta roca está formada por fragmentos sub-redondeados de intrusivo de color blanco y por fragmentos semi-angulosos de andesita envueltos en una matriz afanítica a porfírica de color negro. Los fragmentos de más fácil identificación son los de diorita que alcanzan hasta 1 metro de diámetro. De las litologías antes identificadas la que indica problemas e incide en la decisión de aplicar o no forzamiento es el pórfido diorítico del sector oeste, el cual además cuenta con alteraciónes de tipo hidrotermal tardía (AHT), con rellenos duros de cuarzo anhidrita y bornita entre sus estructuras. Este cuerpo no está afectado por un sistema de fallas, a diferencia de la zona de diorita central, lo cual incide de manera directa en la hundibilidad del cuerpo diorítico.

2.2.

ALTERACION Y MINERALIZACION El yacimiento El Teniente se formó en un proceso continuo de alteración y mineralización, en el que se han podido diferenciar cuatro etapas hipógenas sobre impuestas: Tardimagmática, Hidrotermal principal, Hidrotermal Tardía e Hidrotermal Póstuma. A estas etapas se sobre impone una alteración argílica -

avanzada de origen supérgeno que oblitera los rasgos primarios de las rocas. Etapa Tardimagmática Corresponde a la primera etapa de alteración-mineralización conocida en el yacimiento. Se caracteriza por la coexistencia en equilibrio de la alteración biotítica pervasiva y la presencia de un intenso enrejado de vetillas rellenas principalmente por cuarzo, anhidrita y sulfuros. Su asociación mineralógica de mena corresponde a calcopirita, pirita, bornita, molibdenita y magnetita, y su asociación mineralógica de ganga corresponde a cuarzo, anhidrita, feldespato

-

potásico, biotita y clorita. Etapa Hidrotermal principal Causada por la reacción de los fluidos tardimagmáticos con aguas meteóricas. Esta etapa se sobre impone a la anterior. Se desarrolla a partir de vetillas que generan halos de alteración de ancho variable, los cuales transforman la mineralogía y textura tardimagmáticas. Su asociación mineralógica de mena corresponde a calcopirita, pirita y molibdenita, y su asociación mineralógica de

-

ganga corresponde a cuarzo, sericita, clorita, anhidrita, y turmalina. Etapa Hidrotermal Tardía Está relacionada con el emplazamiento del anillo de brecha de turmalina en torno a la brecha Braden. Conocida como Brecha Marginal, se desarrolla a través de halos de vetas y vetillas que se distribuyen en una franja concéntrica al anillo de brechas. La mineralogía de alteración está compuesta por la asociación cuarzo, turmalina, sericita, clorita, yeso y/o carbonatos y la metálica consiste en calcopirita, bornita, pirita, molibdenita y tenentita/tetrahedrita.

2.3.

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS En el nivel de hundimiento de la mina Esmeralda se observan principalmente dos dominios estructurales en el sector definido para el proyecto. Los dominios estructurales presentes son los siguientes:

Dominio Estructural Nº1: Localizado en o con el Complejo de Brechas Braden y al oeste del Dominio Estructural 12 (DE 12). Este dominio se caracteriza por un patrón estructural de orientación preferencial N20º-30ºW. Se emplaza en rocas pertenecientes al Complejo Máfico El Teniente en Ambiente Hidrotermal Tardío (AHT), las que se encuentran intruídas por cuerpos de Pórfido Diorítico y Brecha Ígnea. Las rocas oscuras presentan una seudo-brechización a anhidrita que no alcanza a conformar una brecha de anhidrita. Las estructuras son vetillas HT y y vetillas HT falladas. Los rellenos característicos corresponden a anhidrita-carbonatos-bornita-clorita. En general estas presentan una disposición u orientación que es concéntrica al borde de la Brecha Braden. Dominio Estructural Nº2: Localizado al sur del cuerpo de diorita, el cual presenta un patrón estructural N30º-70ºE, donde destaca la presencia de la falla P. 2.4.

HUNDIBILIDAD La hundibilidad es una medida usualmente cualitativa de la predisposición que tiene un yacimiento a hundir (producir caving) bajo circunstancias particulares. En la práctica minera el problema es predecir la geometría del hundimiento (zona hundida) expresada como “radio hidráulico” (relación entre el área/perímetro) que se requiere para iniciar el proceso de caving del macizo rocoso dado un conjunto estimado de propiedades geotécnicas Rubio apuntes MI58B). Las propiedades geotécnicas corresponden a: -

Orientación de las estructuras, espaciamiento y persistencia. Estructuras mayores (ejemplo: fallas, diques) Esfuerzos in-situ y los esfuerzos inducidos por la excavación. Resistencia de las discontinuidades y del macizo rocoso. Geometría del hundimiento. Desconfinamiento, slot, o acondicionamiento del macizo rocoso.

Grafico N° 02. La Superintendencia de Geología ha emitido el plano GL8-8376 de la zonación de la hundibilidad relativa del yacimiento El Teniente. Esta zonación,asociada a las características geológicas, define 5 niveles; Alta, Moderada, Baja-Moderada, Baja, Muy Baja. Los cuerpos de diorita en ambiente Hidrotermal Principal (HP), según los antecedentes expuestos, tienen una respuesta menor a la hundibilidad que las andesitas en el mismo ambiente. Este comportamiento también puede ocurrir en los cuerpos de Diorita, pero en ambiente Hidrotermal Tardío. Entonces, se podría esperar una disminución de su hundibilidad, de moderada (GL8-8376) a una baja-moderada en la nueva actualización. La experiencia de forzamiento en el sector Ten-4 Sur puso en evidencia una importante interrogante respecto de la hundibilidad del sector de rocas adyacentes a la brecha Braden, en la franja más cercana del ambiente HT. Los antecedentes, algunos de ellos preliminares, son contradictorios: -

El fracturamiento medido en las galerías del sector Esmeralda preliminarmente indica una baja intensidad en el sector oeste, muy cercano a la brecha Braden, similar al bajo fracturamiento encontrado en el sector de posible forzamiento.

-

La caracterización del stockwork de las andesitas del sector forzamiento presenta propiedades favorables a la hundibilidad. El stockwork de las andesitas HT de Esmeralda se puede considerar similar a la andesita hidrotermal tardío del Teniente Sub-6. La caracterización de éste indica menos parámetros favorables a

-

la hundibilidad que los del sector forzamiento. Existen diversos antecedentes mineros del sector Oeste, como la actual explotación del sector por la mina Esmeralda y la anterior explotación de la Mina Teniente 4 Central, que indican presencia de mineral colgado (post

-

evaluación geomecánica TTE 4 sur). La justificación del proyecto forzamiento no está relacionado directamente con una mala hundibilidad, sino más bien con mejorar la productividad del sector (SPL - I – 053 – 2003).

En conclusión, el cuerpo diorítico asociado al sector de forzamiento presenta una hundibilidad baja moderada, la cual corresponde a la tercera categoría más baja de las usadas en El Teniente. Además, existe una gran interrogante respecto de las rocas adyacentes a la pipa de brechas Braden, las cuales históricamente han tenido problemas respecto de su hundibilidad. 2.5.

CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DEL MACIZO ROCOSO Para llevar a cabo un análisis de las condiciones del macizo es necesario conocer los parámetros geotécnicos relevantes. La tabla Nº2.1 muestra un resumen con las principales propiedades de la roca intacta para los distintos tipos litológicos presentes en el sector a forzar, los cuales son: CMET, Brecha de Anhidrita, Brecha Ígnea y Pórfido Diorítico.

ESFUERZOS El estado tensional in situ en el sector Oeste de mina Esmeralda queda definido por lo presentado en Tabla (SGL-I-050-2005).

SUBSIDENCIA Según Antonio Bello (1995 ver 1) “Se conoce por subsidencia el fenómeno de asentamiento asociado a la construcción de excavaciones subterráneas, aunque en el mismo suelen verse involucrados diversos efectos. Su importancia radica en los efectos que puede producir en los edificios, construcciones o servicios en niveles superiores o la superficie”. Este punto es de gran importancia en el análisis de métodos de explotación por hundimiento, pues se debe recordar que El Teniente corresponde a una mina con diferentes niveles de producción a diferentes cotas, lo cual obliga a estudiar la incidencia de la extracción de un nivel en relación con los que se ubican más arriba. Los niveles que se verían más afectados por la subsidencia corresponden a TTE. Sub-4 y TTE.-5 (detalles en anexo A1 ). Ambos son los más cercanos a la zona de producción de mina Esmeralda y se encuentran sobre el layout de ésta. Por lo tanto, a medida que avance el frente de la mina, así también avanzará la subsidencia en sectores superiores. Los ángulos de subsidencia de cada uno de

los sectores productivos de El Teniente se presentan en la siguiente tabla (SGM109/2008):

3. RESERVAS, VIDA DE LA MINA, PRODUCCION ANUAL 3.1. RESERVAS. - Reservas: 2.434 Mt - Área: 2.478.400 m2 - Ley Cu media: 0,844% (In situ) - Ley Mo media: 0,020% (In situ) - Cobre Fino 20.055 Ktmf

3.2.

VIDA DE LA MINA

3.3.

PRODUCCION ANUAL

4. DIMENSIONAMIENTO -

Rampa de conexión mina actual con NNM, (3km; 5mx5m). Plataformas de inicio de Túneles (1.308.000 m3). Camino de desde Maitenes hasta NNM (17 km aprox.). Túneles de para personal y correa de transporte de mineral. Sala de Chancado con capacidad de 60.000 tpd. Correa desde chancado a planta concentradora (180 ktpd) Adits de ventilación inyección y extracción.

-

Desarrollos de preproducción.

4.1. -

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS TUNEL DE 2 Túneles de 8,9 Km de longitud, sección de 9,4m de diámetro, pendiente 2,0% aprox.

CAVING, MANEJO DE MATERIALES

4.2. SUSTENTO GEOMECANICO EN EL DIMENSIONAMIENTO 4.2.1. PREDICCIÓN EMPÍRICA DEL STRAINBURST Y SQUEEZING EN GALERÍAS PROFUNDAS 4.2.1.1. INTRODUCCION. - Los Túneles y Galerías Profundas presentan unas características geotécnicas especiales, que condicionan tanto las técnicas de soporte -

como los métodos constructivos a emplear para su excavación. Los comportamientos geotécnicos que los hacen singulares se derivan de

-

los altos niveles tensionales desarrollados en profundidad. Cuando las litologías excavadas son rígidas y competentes suelen desarrollarse mecanismos de rotura frágil, que se traduce en el desarrollo de lajado de la roca (spalling), y en los casos más severos provocan la

-

aparición de fenómenos súbitos de estallido de roca (rockburst). Cuando el terreno es de mala calidad (GSI < 40), unido a la aparición de determinada mineralogía en las rocas (arcillas, micas, grafito, etc.), se pueden

desarrollar

deformaciones

y

mecanismos empujes,

en

de

rotura

un

comportamiento

denominado internacionalmente squeezing

dúctil,

con

fuertes

geotécnico

4.2.1.2.

ROCKBURST. Según el mecanismo que desencadena la aparición del fenómeno, podemos clasificarlo en dos tipologías generales (Kaiser, 1999): a. Sísmicamente inducido: consiste en la proyección de bloques existentes, por efecto de algún evento sísmico remoto.

b. Tensional (Strainburst): se origina por acumulación de energía deformacional en zonas con elevado nivel de tensión. El mecanismo es “autoiniciado”, ya que el fenómeno lo desencadena el reajuste tensional producido tras la excavación. Produce en la roca el citado efecto de lajado. Este mecanismo es el más habitual, y el que normalmente cita la literatura técnica. En esta ponencia hablaremos de este mecanismo. 4.2.1.3.

STRAINBURST Para que un macizo rocoso pueda presentar este comportamiento, deben concurrir simultáneamente las siguientes circunstancias: - Que la roca sea capaz de acumular suficiente energía deformacional, lo cual generalmente implica que el macizo posea determinadas -

propiedades mecánicas. Que el nivel tensional sea elevado. Que el macizo rocoso no se encuentre muy fracturado, ya que la fracturación disipa las tensiones y reduce la acumulación de energía.

PROFUNDIDAD DEL LAJADO (Kaiser 2000):

Donde df = Espesor de la roca lajada r = Radio del túnel εmax = Tensión circunferencial máxima σc = Resistencia a Compresión Uniaxial de la roca obtenida en laboratorio De acuerdo a la magnitud del lajado, puede valorase la severidad del fenómeno, de acuerdo a la siguiente tabulación:

4.2.1.4.

CRITERIO DE LA ENERGÍA DE DEFORMACIÓN ELÁSTICA Este criterio fue establecido por Kwasniewski (1994) y sus colaboradores en Polonia. Estos autores tabulan el riesgo de estallido de roca en base a energía potencial

de

deformación

elástica,

la

ecuación

que

denominan

abreviadamente PES, y cuyo valor es:

Donde: PES = Energía Potencial de Deformación Elástica de la roca (kJ/m3) σc = Resistencia a Compresión Uniaxial de la roca obtenida en laboratorio (MPa) Es = Módulo de Young de la roca obtenido en laboratorio (GPa)

4.2.1.5.

CRITERIO DE LA TENSIÓN TANGENCIAL Este criterio, debido a Wang (1998), considera tanto el estado tensional del macizo rocoso como las propiedades mecánicas de las rocas, y constituye una evolución del Criterio de Hoek de 1980. Este autor calcula el valor Ts , expresado como: Donde:

σθ = Tensión tangencial en la roca ubicada en la periferia de la excavación σc = Resistencia a compresión uniaxial de la roca del macizo rocoso Donde: γ = Peso Específico de la roca Z = Cobertera de terreno

4.2.1.6.

INFLUENCIA DE LA FRACTURACIÓN SOBRE EL ESTALLIDO DE ROCA

4.2.1.7.

SQUEEZING.

CRITERIO DE GOEL Sin Squeezing: H < 275 · Q · 0,33 • B – 0,1 Squeezing Ligero: 275 · Q · 0,33 · B – 0,1 < H < 450 · Q · 0,33 · B – 0,1 Squeezing Moderado: 450 · Q · 0,33 · B – 0,1 < H < 630 · Q · 0,33 · B – 0,1 Squeezing Severo: 630 · Q · 0,33 · B – 0,1 < H

Donde: H = Recubrimiento de la galería Q = Indice de Barton B = Anchura de la galería

CRITERIO DE BARLA Este autor ha propuesto un criterio muy útil y sencillo de aplicar para la estimación de las condiciones de squeezing, que está basado en el cálculo del ratio:

Donde: σcmass = Resistencia a compresión del macizo rocoso γ = Peso específico de la roca suprayacente Z = Cobertera de terreno sobre el túnel

CRITERIO DE HOEK & MARINOS Estos autores estiman el grado de squeezing mediante la obtención del ratio propuesto por Barla (1995):

Donde: σcmass = Resistencia a compresión del macizo rocoso p0 = Tensión in situ σc = Resistencia a compresión simple de la matriz rocosa mi = Constante del Criterio de Rotura de Hoek & Brown GSI = Geological Strength Index del macizo rocoso del túnel γ = Peso específico de la roca del recubrimiento del túnel Z = Recubrimiento del túnel Este criterio propone una expresión para estimar la convergencia ε(%) generada en el túnel, como porcentaje del diámetro total del mismo:

4.2.1.8.

APLICACIÓN A LA MINA TENIENTE

5. DETERMINAR TIEMPOS DE OPERACIÓN Preparación mina subterránea permite la incorporación de área, dejando el mineral disponible para extraerlo, en este sentido juega un papel fundamental para el inicio y el crecimiento de la operación de un sector determinado, cumplir con los proyectos de preparación minera asegura la continuidad operacional de los procesos de extracción de mineral (Music, 2007). Por lo general los proyectos de preparación de minas, siguen un esquema de construcción de infraestructura que define una serie de obras principales. Para la construcción de esta infraestructura se deben habilitar instalaciones provisorias como por ejemplo oficinas, bodegas y talleres que permitan la correcta supervisión, operación y mantención de los trabajos involucrados. 5.1.

DESARROLLO HORIZONTAL Técnicamente, los Desarrollos corresponden a excavaciones en roca y en la mina El Teniente, la tecnología usada es perforación y tronadura (Arce, 2002). La perforación para los desarrollos en los niveles principales se realiza con jumbos de 2 brazos, los cuales están equipados con un brazo telescópico para la perforación de

los pernos. Para la fortificación con cables, se utiliza jumbo de un brazo equipado con una mordaza. El carguío de la frente se realiza con cargadores de anfo de 50 kg. de capacidad y para el accionamiento de los cargadores, se utilizan compresores eléctricos. La acuñadura de las diferentes frentes se realiza en forma manual, desde un elevador hidráulico el cual cuenta con una jaula protectora, Como una medida de seguridad, los desarrollos se deben llevar con fortificación completa a la frente. Para la perforación de los pernos se utilizan los mismos jumbos utilizados en la perforación de la frente, con su brazo telescópico. Con el mismo jumbo se perfora la frente para la instalación de pernos tipo split set4 o pernos de seguridad de la frente. La instalación de pernos se realiza desde un elevador hidráulico, el cual cuenta con una jaula protectora. La inyección de la lechada se realiza con máquina de accionamiento eléctrico. Para la instalación de la malla de fortificación, se utiliza la misma plataforma, acuñando previamente la zona donde se instalará la malla. Esta malla se coloca separada de las cajas y techo por medio de separadores. Se fija a la galería por medio de los pernos y tacos de sujeción del tipo hilti. Una vez terminada la colocación de la malla, se procede a la proyección de Shotcrete, que debe ser proyectado o lanzado con equipo robotizado con compresor a bordo. Para la extracción de marina se utiliza cargador o pala LHD, tipo Scoop, de 10 toneladas, dependiendo del nivel o de las dimensiones de las galerías se puede combinar el acarreo de marina con camiones tipo dumper de 10 toneladas de capacidad. 5.2.

DESARROLLO VERTICAL Según las ubicaciones de los desarrollos verticales y los diámetros de perforación, en la mina El Teniente se utilizan 2 sistemas, uno es la perforación Raise Borer y el otro corresponde al Sistema Blind Hole. Sistema Raise Borer El método Constructivo Raise Borer, consiste principalmente en la utilización de una máquina electrohidráulica en la cual la rotación se logra a través de un motor eléctrico y el empuje del equipo se realiza a través de bombas hidráulicas que accionan cilindros hidráulicos (Autio, 1996).

Básicamente la operación consiste en perforar, descendiendo, un tiro piloto desde una superficie superior, donde se instala el equipo, hasta un nivel inferior. Posteriormente se conecta en el nivel inferior el escariador el cual actúa en ascenso, excavando por corte y cizalle, la chimenea, al diámetro deseado. Dependiendo de las características del equipo el motor eléctrico puede ser de 150 HP a 500 HP, este rango de potencias irá directamente en relación con el diámetro final de escariado y la longitud del pique o chimenea. En este método de excavación de chimeneas se necesitará contar con dos superficies de trabajo: Al inicio de la excavación, en la parte superior y al final de la excavación en la parte inferior. Es decir el método será aplicable para excavaciones en interior de la mina entre dos galerías o desde superficie a una galería ubicada al interior de la mina. Para el barrido de los detritus con agua, es necesario contar con un sistema de piscinas (2) de unos 15 m3 que permitirá la decantación de los detritus evacuados y la recirculación del agua a las labores de perforación. Se estima una pérdida de agua de alrededor de 1.000 litros por día de perforación. Para el caso donde el macizo rocoso no es competente o la roca es de mala calidad, es necesario cementar (solución de hormigón masa) el tiro piloto y perforar nuevamente el tramo con problemas estructurales, con el fin de dar estabilidad al tiro piloto. Los rendimientos están directamente relacionados con la calidad del macizo por lo que los antecedentes de rendimientos son referenciales y suponen una situación ideal sin interferencias. - Piloto de 13 3/4” : 10 a 12 metros por día - Escariado a 3,0 metros : 4 a 6 metros por día Las experiencias tomadas de las empresas que utilizan este línea de equipos, indica que éste tipo de tiros pilotos tienen una deflexión máxima del 2 %, considerando que se perfora en roca razonablemente homogénea y no en zonas de rellenos, fallas o cavidades. En estos últimos casos no se puede asegurar una deflexión inferior a la indicada anteriormente. 5.3.

SISTEMA BLIND HOLE El método de construcción de chimeneas Blind Hole, consiste en la utilización de una máquina electrohidráulica para las excavación de chimeneas en forma ascendente (Autio, 1996).

En esta metodología el equipo se instala en el nivel inferior y la operación consiste en perforar el tiro guía 60 centímetros adelantado al escariador, que va excavando a sección completa, posteriormente, en forma solidaria. El material excavado cae por gravedad al nivel de la máquina y será guiado por un colector para prevenir riesgos. El empuje se obtiene de los sistemas hidráulicos de bombas de alta presión y la rotación de un motor eléctrico de 250 HP, para el caso del equipo Robbins 52-R,el equipo más común para la calidad de la roca en la mina El Teniente, que va con la transmisión inmediatamente bajo el escariador. Para alcanzar la altura de excavación se adicionan en el cuerpo de la máquina, a nivel de piso barras especiales, estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con el desarrollo de la chimenea. La autonomía del método, en este tipo de equipos, es de hasta 100 metros de altura. Los equipos disponibles en Chile son para diámetros de 0,7 y 1,5 mts. 5.4.

BLINDAJE DE PIQUES Esta actividad, corresponde a una obra complementaria a la perforación o construcción de piques, para esta actividad se utiliza la misma infraestructura utilizada para el desquinche del pique. Se realiza limpieza alrededor del pique con el objetivo de evitar caídas de materiales al pique. Se debe realizar un tapado sobre el punto de vaciado que debe ser movible con el fin de sacarlo cada vez que ingrese anillos metálicos, pero una vez colocado éste tapado debe quedar hermético para evitar caídas de materiales al interior del pique, solo tendrá la escotilla de por escalera la cual debe sobresalir mínimo 0.80 mts. En el piso del pique se deben instalar dos guías con cañerías de 2" o 4" paralelas entre si con separadores de 2" de diámetro para bajar los anillos hasta postura en interior del pique, con el objeto de no exponer al personal a cargas suspendidas. Para acceder al pique se utilizan escalas metálicas confeccionadas con cañería de un diámetro de 1 1/2" de 2 mm. Cada escala se bajará en forma independiente, una vez que este abajo se procederá a bajar una persona para que la fije con la otra escala. El operario que realice esta operación en todo momento debe estar amarrado con la cola de seguridad. Los anillos se preparan en la zona adyacente al brocal del pique, se perfora plancha de cilindro para poner grillete de 3/4" y estrobo de diámetro 5/8" para enganchar cable del huinche y tecle tipo Tirford, además se le sueldan planchas escuadras para

construir plataforma en interior del anillo para avance de blindaje. Se debe tener presente que el seguro del gancho del tecle tipo Tirford debe encontrarse en buenas condiciones. Para introducir los anillos al interior del pique se enganchará la piola del huinche a estrobos además, se amarrará con dos cables o cordeles resistentes (polipropileno) para mantener cilindro al centro del brocal, se afirmará con el tecle tipo tirford para evitar que cuando lo levante el huinche no se desplace bruscamente al centro del brocal. Por medio de maniobras del huinche, tecle y cuerdas maniobrados por operarios se baja cilindro hasta dejarlo posicionado en las guías de cañería para deslizarlo hasta interior del pique y postura deseada. Una vez que el cilindro se encuentre en interior del pique y en la posición deseada, deben bajar operarios a darle la ubicación definitiva al anillo. El anillo se apoyará en las patas mineras que se colocan antes de bajar el anillo y son las que sostienen el anillo en su cota respectiva. El personal que se encuentra en interior del pique debe dar la posición definitiva de acuerdo a ejes topográficos por intermedio del huinche, tecles y gatas. Posicionado el anillo correctamente se procede a bloquearlo. Luego comienza la faena de hormigonado que se efectúa una vez que se hayan montado 2 líneas de anillos completos en cada etapa de 2 mts. Para el hormigonado del pique se utilizan tuberías de tal forma de evitar la disgregación del hormigón colocando curva y contracurva en tramos de alrededor de 6 mts. 5.5.

OBRAS CIVILES Los Obras Civiles están dadas básicamente por la ejecución de trabajos de Hormigón, sea este armado o simple, las principales obras de civiles corresponden a los Puntos de Extracción, Muros de Confinamiento, Carpetas de Rodado y obras anexas.

5.6.

CONSTRUCCIÓN DE PUNTOS DE EXTRACCIÓN La primera etapa de la construcción de un punto de extracción es la fortificación de la visera, por lo que se procede a la instalación de los cables con los cuales se fortificará esta zona. Para que se pueda realizar en forma completa esta actividad, se deberá contar con la zanja conectada5. Esta actividad considera la utilización de un jumbo de 1 brazo, el cual está equipado con una mordaza hidráulica, la cual sujeta

las barras al momento de cambio de barras. Para la instalación de los cables de la visera, se debe contar con un equipo manipulador telescópico equipado con una plataforma, además de una lechadora6 de accionamiento eléctrico. Los cables deben ser tensionados posteriormente con equipo tensor hidráulico. Una vez concluida la fortificación con cable se iniciará la instalación de los pernos de anclaje de la armadura. Para la instalación de la armadura se utiliza un carro de moldaje tipo Peri o Layher. Para obtener el rendimiento requerido se debe contar con cuantos carros como sectores o posturas a ejecutar. Para la construcción del punto de extracción, esta se inicia con el montaje de la armadura, luego se procede a la colocación del moldaje para finamente hormigonar los puntos de extracción evitando que queden cavidades producto de un mal hormigonado. Para impulsar el hormigón se utiliza bomba de hormigón de accionamiento eléctrico.

5.7.

CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS DE RODADO Para la construcción de las Carpetas de Rodado, se realiza el levantamiento topográfico correspondiente, escarpe y limpieza de piso (a roca viva) soplada y lavada, y colocación del Hormigón de Relleno (emplantillado) a cota -1,00 de la gradiente. Conseguido el relleno se procede a la colocación de la Carpeta respetando las pendientes de proyecto. El hormigón a emplear es de 700 kgf/cm2 (tipo H-70 Mpa), colocándose en tramos de 3 metros alternados se realizará la compactación de este hormigón con vibradores de inmersión, pasando el periodo de fragüe unas 24 horas se realizará u corte longitudinal (junta de contracción) para evitar la fisuras en las carpetas.

5.8.

CONSTRUCCION DE MUROS DE CONFINAMIENTO Los muros de confinamiento, corresponden a los elementos de la fortificación definitiva en galerías de niveles de producción. Estos elementos estructurales, además cumplen una función de ordenamiento de las cajas logrando una geometría estricta que facilita la operación por parte del conductor de una pala o scoop.

La primera actividad que se realiza en la zona donde se instalaran los muros de confinamiento en un levantamiento topográfico con la finalidad de determinar si se requieren desquinches. Realizado el levantamiento y ejecutado los desquinches si son necesarios, se continua con la perforación para cables y para pernos de anclajes de soporte de armaduras. Para esta actividad se utiliza el mismo jumbo utilizado para la fortificación de las viseras de los puntos de extracción. Luego se continua con la instalación de cables y de los pernos de anclaje de soporte de armadura, para posteriormente con la instalación de la armadura misma y con el moldaje necesario en toda la extensión del muro. El hormigón debe ser instalado con una bomba de hormigón. Para el vibrado de hormigón se utilizan vibradores de inmersión eléctricos.

6. PLAN DE PREPARACION, DESARROLLO Y EXPLOTACION

6.1.

MINERIA SEMICONTINUA - Introducción equipos chancador bajo perfil eliminación martillos. - Aumenta rendimiento y mejora granulometría. - Permite uso de correas transportadoras en transporte principal.

6.2.

MINERIA CONTINUA - Proceso Minero como flujo continuo y permanente. - Altamente mecanizado y automatizado. - Aprovechar recursos invertidos, equipamiento e infraestructuras.

6.3.

EQUIPOS DE REDUCCION SECUNDARIA Descolgador zanjas de producción y reductor de bolones - Equipo reemplaza modo actual de descolgadura (manual) y “cachorreo” -

de bolones. Mejora rendimientos y baja índices de riesgos [ optimiza proceso de reducción secundaria.

6.4.

DESARROLLO RAPIDO DE GALERIAS Se entenderá por Desarrollo Rápido a la optimización de procesos y subprocesos que forman parte del ciclo de desarrollo, incorporando tecnología y gestionando el proceso a partir de sus recursos principales, es decir, recursos humanos, maquinas-equipos y materiales. Este capítulo, tiene como objetivo desarrollar una prueba industrial que involucra la optimización de las operaciones unitarias más incidentes mejorando además el diseño de avance existente8. Esta prueba se realizará según lo indicado en la metodología, en el Nivel de Hundimiento de la Mina Pilar Norte entre las calles 8 HW y C-11, entre el socavón slot y el 3. Para la determinación de ésta pruebas se realizara en etapas coincidiendo con los turnos de trabajo establecidos en el sistema 10x5 con 3 grupos de trabajadores según los requerimientos de la cuadrilla de trabajo tipo. Cada una de estas etapas tendrá una duración de 10 días corridos de trabajo y en la primera etapa se procederá a ejecutar los trabajos con la metodología actual y vigente sobre las mismas calles definidas en el diseño, de tal manera de generar una buena comparación entre los ciclos de trabajo. Para la determinación del mejor diagrama, se utilizara la calle 8 Hw en forma continua de tal manera de asegurar las mismas condiciones. La prueba eliminará disparos con sobreexcavaciones superiores al 15% por errores en la inclinación o paralelismo.

Por lo general, no se realizarán grandes cambios en el diagrama de disparo, debido a la restricción de la sección, pero se pretende disminuir los tiros aumentando el diámetro de perforación de 43 mm. a 51mm. La idea final es generar un diseño incorporando 1 tiro hueco adicional de tal manera de obtener 3 tiros de 102 mm. Según los cálculos teóricos, el factor de carga de 2,1 kg/m3 en la sección de 4,2 x 4,1 m arrojara mayor volumen a remover. A continuación se presenta el diagrama de disparo actual en las frentes del nivel de hundimiento en la Mina Pilar Norte, mina en donde se materializan las pruebas industriales. Este diagrama no considera la optimización en sus largos de perforación ni largos efectivos, los cuales serán propuestos en un nuevo diseño o diagrama de disparo.

Long. Perforación = 3,8 Mts Area Promedio = 15,33 m2 Vol. Excavado = 58,25 m3 Cant. Perforación = 54 diam. 45mm + 2diam. 110mm. Explosivo a utilizar = Tronex 160 Un. ANFO 4 sacos x 22 Kg. Softron 90 Un. Tronex 1 1/8 x 8" = 23.76 Kg Softron 11/16"x20" = 13.65 Kg Anfo = 88 Kg. Total 125.41 Kg Factor de Carga = 2.15 Kg/m3

7.

COSTOS DE PRODUCCION. El proceso de preparación minera implica la gestión de todas las actividades de desarrollo y construcción de infraestructuras mineras, mecánicas, eléctricas e instrumentación, utilizada para incorporar un área tal que permita dar continuidad al proceso de explotación. Su financiamiento es a través de un presupuesto operacional que se difiere en una cuota de amortización anual y que representa el 27% del gasto anual del presupuesto de operaciones.

Al valorizar la actividad a realizar en el próximo quinquenio, los resultados arrojan que la inversión más importante en obras de preparación minera estará en los Desarrollos Horizontales, la construcción de Puntos de Extracción y los muros de confinamiento, ver figura II-17. Estas obras representan el 71% de la inversión que se realizará en los próximos 5 años, con más de MUSD$480.

8. BIBLIOGRAFIA - Diseño Óptimo De Experimentos Para Estimar El Campo De Esfuerzos En El Macizo Rocoso En Torno Al Frente De Avance De Una Cavidad -

Minera. Saavedra Luis (2008) Optimización De Los Procesos De Desarrollo Y Construcción En Minería De Block Caving Caso Estudio Mina El Teniente Codelco

-

Chile. Camhi Jorge (2007). Proyecto Nuevo Nivel Mina División El Teniente. CODELCO (2010) EL TENIENTE Minería del Futuro. CODELCO