1

Departamento.

Geomecnica

Chungar,

Septiembre2008

ING. LUIS MALDONADO ZORRILLA

Jefe de Geomecnica

2

UBICACIN:

Chungar esta ubicado en la Sierra Central del Per; Flanco

Este de la Cordillera Occidental.

Pertenece al distrito de Huayllay, provincia y departamento de Pasco a 4,600 m.s.n.m.

Explotacin minerales de: Zinc, Plomo, Plata y Cobre.

ACCESIBILIDAD:

Lima Oroya Pasco Chungar 304 Km. 8 Hrs.

Lima Canta Chungar 219 Km. 5 Hrs. Lima Huaral Chungar 225 Km. 5 Hrs.

3

SAN CRISTOBAL

MOROCOCHALA OROYA

CANTA

SANTANDER

Huayllay

CHUNGAR

HUARON

JUNN

CERRO DE PASCO

MILPO

HUARAL

UCHUCCHACUA

ISCAYCRUZ

Lago Junn

12

77

76

11

LEYENDA

Area Urbana

Distritos Mineros

Capital de Provincia

Distritos

Carretera Asfaltada

Carretera Afirmada

Lmite Departamental

Lima - Oroya - Pasco - Animn

Lima - Huaral - Animn

Lima - Canta - Animn

304 Km.

225 Km.

219 Km.

219 K

m.

225 K

m.

304 K

m.

LIMA

O C

E A

N O

P A

C I F I C

O

69737781

16

12

8

4

0

PLANO DE UBICACIN Y ACCESIBILIDADDEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

4

5

Geologa:

Esta emplazada en Rocas sedimentarias, conocidas como Capas Rojas de la Formacion Casapalca del Cretaceo Superior al Terciario Inferior, constituidas por intercalaciones de margas, areniscas,

conglomerados, sedimentos calcareos, las cuales fueron plegadas y

falladas por la orgenia andina del Eoceno Plioceno en estructuras que se orientan en forma regional al N 25 W cuya manifestacin principal es el anticlinal de Huarn.

El relajamiento de fuerzas tectnicas compresivas pre intrusivas

originaron zonas de debilidad y fallas geolgicas en el anticlinal, las

que sirvieron de canales de circulacin de fluidos gneos.

La reactivacin tectnica post intrusiva y esfuerzos de compresin originaron fracturamiento pre mineralizacin transversales E-W longitudinal al eje del anticlinal y al desplazamiento ascendente de la

parte central del distrito.

6

En forma discordante a las Capas Rojas y otras unidades del cretceo se tiene una secuencia de rocas volcnicas sedimentarias

pertenecientes al Grupo Calipuy con seudo estratificacin.

Regionalmente ocurre los depsitos de rocas volcnicas cidas tipo

Ignimbritas tobas y conglomerados de composicin rolitica al W de la mina en Quimacocha, Islay.

Completa el marco Geolgico Geomorfolgico una posterior erosin glaciar, que form los recipientes lagunares.

Chungar es un yacimiento tipo Filoniano , conocindose alrededor de

20 vetas con longitudes entre 100 a 1,000 metros y potencias de 0.50 m

hasta 18.00 m de las cuales solo se trabajan en 07, siendo las ms

importantes Maria Rosa, Elva, Ramal 085, Lorena, Principal, Karina y

Ofelia.

Las vetas tienen un rumbo E-W y buzamientos entre 40 a 80 al Sur tendiendo a converger en profundidad con la veta Principal y complejo

Andaluca que buzan 70 al Norte.

7

Tambin se presentan acumulaciones de mineral en formas irregulares

en Bolsonadas o Cuerpos en los estratos calcreos favorables - Conglomerados Areniscas Calizas (dolomitizacin) en la interseccin con las vetas del sistema E W, con potencias hasta de 20.0 mts.

Los principales minerales son: Esfalerita, Galena, Chalcopirita, en

ensamble con Cuarzo, Pirita, Rodocrosita y Rodonita.

8

Plano Geolgico:

9

Seccin Geolgica:

Unidad Media

Unidad Superior

Veta Inferida

S NSeccin 4600 E

MIRANDO AL W

Cuerpos

4600m

4550m

Nv. 640

Nv. 610

Nv. 570

Nv. 465

Nv. 390

Nv. 355

Nv. 310

Vet

a A

nda

luci

a

Veta

Lor

ena

Veta 85

Veta Lucia

Veta R

m. C

abrillas

Rpa. Mirko

DD

H 2

0 -

21

Vet

a P

rinc

ipal

Vet

a M

ilusk

a

Vet

a R

m.

Elv

a

Vet

a E

lva

Veta

15

Veta Ma

ria Rosa

Vet

a P

aola

10

Esquema Estructural

V. Lorena

V. Maria Rosa

Veta 85

V. Principal

NATICOCHA

MIRANDO AL NORTE

Quimacocha Esperanza

LAGUNA

VETA PRINCIPAL

VETA M. ROSA

VETA LORENA

W E

ETAPA 1

Formacin de falla sinestral bajo efecto

de la direccin de acortamiento E-W

plegamiento y formacin de fracturas.

MODELO ESTRUCTURAL FORMACIN

DE VETAS CIMOIDALES - MINA ANIMN

VETA PRINCIPAL

VETA M. ROSA

VETA LORENA

W E

ETAPA 2

Formacin de estructuras y relleno de

mineralizacin vetas - cuerpos.

Veta

Leyenda

Py. Qz. Rd - Mineral

Argilitizacin - Mineral

Conglomerado

Margas Grises

FLUIDO

Cuerpos - diss.

11

12

Mineralizacin:

En el yacimiento minero de Chungar, la formacin de los diferentes

ciclos de mineralizacin se han distribuido en zonas concntricas y

asimtricas.

Minerales de mayor temperatura, correspondientes al primer ciclo de

mineralizacin se ubican en la parte central (pirita, enargita, rodeados

de pirita - tetraedrita); alteracin asociada: silca potasica y propilitica.

Minerales de mediana temperatura, correspondientes al segundo ciclo

de mineralizacin, se ubican en la zona intermedia (minerales de Cu Zn y Pb marmatita pirita galena); alteracin asociada: arglica con epidotizacin.

Minerales de baja temperatura, correspondiente al tercer ciclo de

mineralizacin, se ubican en la periferia del distrito (esfaleritagalena siderita, baritina, rodocrosita); alteracin: argilitica avanzada a intensa.

13

Composicin Mineralgica

14

Mantos de mineral en roca muy alterada

15

Geomecnica en Chungar

INGENIERA GEOLGICA

MECNICA DE

ROCAS

MECNICA DE

SUELOS HIDROGEOLOGA GEODINMICA

Ciencia de la Tierra que trata sobre el comportamiento mecnico de la roca y

su respuesta a los esfuerzos aplicados en su entorno fsico. (Comit de Mecnica de Rocas de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos, 1964)

16

Aplicaciones de la

Geomecnica

Su principal aplicacin en la minera es optimizar el mtodo de explotacin y disminuir los riesgos por cada de rocas; para el cual se requiere de la utilizacin de los principios o metodologas de la geologa y mecnica de rocas, para un adecuado diseo y ejecucin de los proyectos desde:

La investigacin preliminar, anlisis, diseo, planeamiento, control y ejecucin en los trabajos de exploracin, desarrollos y mtodos de explotacin minera; adems, de la seleccin de equipos, maquinarias, explosivos y otros.

17

Criterios de Evaluacin

Geomecnica

Evaluacin considerando las propiedades

Fsico Mecnicas de las Rocas.

Evaluacin considerando las propiedades

Geolgico Ingenieriles.

Calificacin mediante la aplicacin de los

sistemas de Clasificacin Geomecnica.

Determinacin del tipo de Sostenimiento.

18

Propiedades Fsico Mecnicas

Sobre la base terica definida por Hooke, y el criterio de ruptura de mohr-coulomb, la geomecnica establece parmetros intrnsicos para calificar las propiedades de resistencia y deformacin de las rocas:

Mdulo de Young

Mdulo de Poisson

Cohesin

ndice de Friccin

Resistencia a la Compresin

Resistencia a la Traccin

19

Propiedades Fsico-Mecnicos

MODULO DE YOUNG (E) : Tendencia de deformacin en direccin axial del esfuerzo solicitante.

UNIDAD DE MEDIDA : ( Kg/cm o Mpa)

MODULO DE POISSON (n) :

Razn de deformacin; deformacin

radial entre la deformacin axial

UNIDAD DE MEDIDA : adimensional

E

v

20

Propiedades Fsico-Mecnicos

COHESIN ( C ) : Resistencia cohesiva o resistencia a la cizalla

UNIDAD DE MEDIDA

( Kg/cm )

(Mpa)

ANGULO DE FRICCIN INTERNA ( f ) : Angulo de rozamiento interno

UNIDAD DE MEDIDA

( )

f

C

21

Propiedades Fsico-Mecnicos

RESISTENCIA A LA COMPRESIN ( Rc )

Rc = P / A , A = pD/4

UNIDADES DE MEDIDA

( Kg/cm )

( Ton/m )

( PSI )

( lb/pulg)

( bar )

( Atm )

( Mpa )

P(+)

P(+)

A

22

Propiedades Fsico-Mecnicos

RESISTENCIA A LA TRACCIN ( Rt )

Rc = P / A , A = pD/4

UNIDADES DE MEDIDA

( Kg/cm ) ( Ton/m )

( PSI )

( lb/pulg) ( bar )

( Atm )

( Mpa)

P(-)

P(-)

A

23

EVALUACIN GEOLOGICO

INGENIERIL

Las propiedades geolgicas requeridas para caracterizar el macizo rocoso, debe tener en cuenta la composicin heterognea de la roca producto de su gnesis y procesos naturales que la han afectado; esta caracterizacin geolgica consiste en definir:

Los distintos tipos de roca presentes en el rea investigada y su distribucin espacial; primero la evaluacin es a nivel de fragmento rocoso.

Posteriormente, la evaluacin del macizo rocoso, in situ donde se contempla la magnitud y orientacin de las discontinuidades, la alteracin, las aguas subterrneas y los efectos geodinmicos, que influyen a la labor subterrnea.

24

Geologa Ingenieril

Es muy importante el amplio conocimiento de la geologa para la realizacin de la geomecnica; ya que esta es la base para los estudios previos y la toma de decisiones; por lo tanto, considero que no se puede hacer geomecnica sin el conocimiento geolgico previo.

25

Descripcin del Fragmento de

Roca El fragmento de roca es una

mezcla de varias especies

de minerales, que fue

formada por eventos

mltiples de la naturaleza.

En una roca compacta,

masiva, estos minerales

estn firmemente unidos; la

matriz, fbrica, formas y

orientacin, establecen la

resistencia o consistencia

de la roca; mientras que en

una roca dbil pierde toda

sus propiedades.

26

Propiedades del Fragmento

de Roca

Para la Evaluacin Geomecnica se debe

evaluar los siguientes ndices: color, raya,

crucero, fractura, tenacidad, forma cristalina,

brillo, peso especfico, diafaneidad, tamao

del grano, textura, factor de textura,

estructura, dureza, grado de alteracin,

resistencia, durabilidad, porosidad, relacin

de poros, permeabilidad primaria y

secundaria, entre otos:

27

Descripcin del macizo rocoso

Un macizo rocoso puede estar compuesto por una serie de rocas, con una estructura y textura variable y con una composicin mineralgica, petrogrfica o litolgica diferente.

Este medio en general, est afectado por deformaciones tectnicas y en funcin de su ocurrencia presenta aspectos ondulados, plegados, cortados por discontinuidades; y en muchos con alteracin.

28

Propiedades de Macizos

Rocosos

Dentro de los ndices principales del macizo tenemos a las discontinuidades, el grado de fracturamiento, el grado de

alteracin y la presencia de aguas subterrneas.

Los discontinuidades son las fallas geolgicas, diaclasas,

planos de estratificacin, pliegues, discordancias, contacto

litolgico, hiatus, oquedades y otros.

A estas discontinuidades se le debe evaluar el espaciamiento,

la separacin, persistencia, ondulacin, rugosidad, relleno y el

nmero de familias.

29

Clasificaciones Geomecnicas

1.- Clasificacin de Terzaghi

2.- Clasificacin de Rabcewicz

3.- Clasificacin de Protodyakonov

4.- Clasificacin de Stini y Lauffer

5.- Clasificacin de Deere

6.- Clasificacin (RSR) de Wickman, Tiedemann y Skinner

7.- Clasificacin de Louis

8.- Clasificacin de la AFTES.

9.- Clasificacin Bieniawski (CSIR).

10.- Clasificacin de Barton (NGI).

11.- Clasificacin de Hoek y Brown.

12.- Clasificacin de Laubscher.

13.- Clasificacin Dudek y Galcznski.

14.- Clasificacin del N.A.T.M.

15.- Clasificacin GSI.

30

Diseo de las Labores Mineras y el

Sistema de Explotacin

En un inicio se realiz la valuacin de las rocas de la mina de Chungar con todos los sistemas de clasificacin geomecnica mencionados; en base a esto se determin el sistema de explotacin y el diseo de sostenimiento que actualmente rigen en la operacin.

Una de las Clasificaciones Geomecnicas que reforz la toma de decisin fue el N.A.T.M.

Para el control y seguimiento diario se trabaja con las clasificaciones NGI, CSIR y GSI, que son indicados en los reportes diarios.

31

Chungar con el sistema de

explotacin basados en NAMT

OBJETIVO PRINCIPAL

El empleo de la roca circundante de la labor subterrnea como un

miembro activo del sistema de sostenimiento (auto-soporte con la propia

roca).

PRINCIPIOS BASICOS DEL N.A.T.M.

1. Consideramos que la parte mas importante de la estructura de la labor

minera es el macizo rocoso circundante.

2. Tratar de mantener la resistencia original de la roca tanto como sea

posible; por que, esta es el elemento de resistencia inicial.

3. Se previene la desintegracin o alteracin de la roca, tanto como sea

posible, por que esto, nos conduce a una considerable perdida de

resistencia del macizo.

32

4. Se evita en lo posible la presin por esfuerzos uniaxiales o biaxiales,

mediante el confinamiento del arco circundante a la excavacin.

5. Se controla la relajacin o deformaciones prematuras del macizo; para

prevenir el realce o inestabilidad de la roca.

6. El revestimiento con shotcrete es dentro del tiempo establecido, cuya

resistencia presenta una dosificacin de acuerdo al diseo elaborado en la

mina en base a muchos ensayos.

7. El shotcrete aplicado es el que evita la relajacin inicial del macizo, es decir

evita la deformacin de la excavacin.

8. El sistema de sostenimiento considerado permite ajustes en cuanto a

espesores de shotcrete y distribucin de pernos de anclaje. En algunos

casos cuando la roca necesita se considera la adicin de malla electro-

soldada.

9. Se considera el efecto de las etapas de construccin de la labor y el efecto

del tiempo en el comportamiento de la excavacin, conocido como tiempo

de auto-soporte. El planeamiento de construccin es una buena

herramienta para controlar el comportamiento de la roca.

33

10. Para prevenir la concentracin de esfuerzos que empujan la roca,

deben evitarse las ngulos y ejecutarse las secciones de contornos

redondeados.

11. La excavacin y la primera etapa del soporte, conocida como

soporte temporal, es considerada como parte importante del control

de excavacin de la labor, porque ella evita la relajacin inicial y

tiene una influencia significativa sobre la accin del soporte final. En

realidad el soporte temporal es el principal elemento de control de

las deformaciones y permite alcanzar equilibrios definitivos.

12. La estabilidad total se logra mediante el soporte definitivo que es

con anclajes. El soporte definitivo sirve para confinar el macizo

rocoso formando el arco de auto-soporte. Estas tcnicas de soporte

son las ltimas del mercado mundial que aseguran la estabilidad

definitiva.

13. En caso de presencia de flujos de agua subterrnea, se considera

drenajes mediante la perforacin de taladros y pernos huecos.

34

Diseo y Recomendacin de

Sostenimiento

El diseo y recomendaciones de sostenimiento es de acuerdo al requerimiento de la labor.

Se tiene patrones de sostenimiento con alternativas para cada labor que se emite en el planeamiento diario y mensual.

De acuerdo a la evaluacin geomecnica in situ se determina el tipo de soporte a emplear.

Se realiza el control de las instalaciones del sostenimiento y mediciones.

35

Concreto Lanzado (Shotcrete)

Se da el nombre de concreto lanzado o Shotcrete, al mortero transportado, a travs de una manguera y proyectado neumticamente a gran velocidad contra una superficie de la roca. Se le conoce tambin como concreto neumtico o proyectado. Bsicamente el principio del Concreto lanzado o Shotcrete consiste en lanzar o disparar neumticamente por un tubo una mezcla de concreto a la que se aade un aditivo acelerante de fragua que produce un endurecimiento muy veloz, mientras esta mezcla va impactada sobre la superficie de terreno a recubrir.

36

Planta de Concreto para Preparado de Mezcla para Shotcrete

37

Diseo de Mezcla Va Seca

Shotcrete para 210 Kg/cm2 a los 7 das:

(Humedad de 5%)

INSUMO CANTIDAD

Cemento Andino 400.00 Kg.

Arena gradacin 2 1675.00 Kg

Fibra metlica 20.00 Kg.

Aditivo acelerante V-Lox 3.00 Gl.

Agua 164.20 Lt.

Costo por m3 US $ 150.

38

Abastecimiento Mezcla para Shotcrete Va Seca

39

EPP adecuado para el Lanzado Va Seca

40

Diseo Va Hmeda

Shotcrete de 210 Kg/cm2 a los 7 das:

INSUMO CANTIDAD

Cemento Andino 360.00 Kg.

Arena gradacin 2 1670.00 Kg.

Fibra Metlica 20.00 Kg.

Estabilizador 6.10 Kg.

Acelerante V-Lox 3.50 Gl.

Agua 159.59 Lt.

Costo m3 US $ 240

41

Abastecimiento Mezcla para Shotcrete Va Hmeda

42

Lanzado de Shotcrete va hmeda

43

Anclaje mecnico radial y por

friccin axial

Consiste en pernos de anclaje de acero tubular que han sido comprimidos para reducir su dimetro y una bomba de agua a alta presin. Los pernos se introducen en un barreno, expandindose mediante agua a alta presin.

Durante el proceso de expansin el perno Hydrabolt comprime el material que rodea al barreno, adaptando su forma a las irregularidades de las paredes del hueco en toda su longitud del perno.

44

MECANISMO DE ANCLAJE DE LOS PERNOS a) Barreno y perno sin expansin. b) Confinamiento de la roca al expandir el perno c) Reaccin de esfuerzos de la roca hacia el perno

45

TRABAJABILIDAD DE LOS ANCLAJES DE EXPANSIN a) Confinamiento de discontinuidades en rocas. b) Confinamiento de partculas en suelos.

46

Pernos de compresin y friccin axial (Hydrabolt)

47

Anclaje de friccin o tubo partido

Los estabilizadores Split set fueron originalmente desarrollados por Scott (1976, 1983) y son fabricados y distribuidos por Ingersoll - Rand. El sistema ilustrado en la Figura siguiente, consiste de un tubo de acero de alta resistencia ranurado y una platina. Este es instalado empujndolo dentro de un taladro de dimensiones ligeramente menores y la fuerza radial de recuperacin de la deformacin generada por la compresin de tubo de forma de una C, proporciona un anclaje friccional a lo largo de la longitud entera del taladro.

48

Pernos de Friccin (Split Set)

49

Malla Electro-soldada

La malla soldada es la que se utilizaba para reforzar el concreto

lanzado y consiste en una cuadrcula de alambres de acero que

estn soldados en sus puntos de interseccin. Una malla soldada

tpica para usarse en excavaciones, tiene alambres de 4.2 mm

colocados en cuadros de 100mm (se llama malla de 100x100x4.2) y

se entrega en secciones que pueden ser manejadas por uno o dos

hombres.

Generalmente la malla soldada se fija a la roca mediante una

segunda placa de retn y tuerca o arandelas colocadas sobre los

anclajes ya instaladas. El anclaje intermedio lo aseguran anclas

cortas cementadas por anclas con casquillo expansor. Se necesita

una cantidad suficiente de anclas intermedias para que la malla

sea colocada pegada a la superficie de la roca.

50

Malla Electro-soldada

51

JACKPOT

52

Jackpot

53

JACK PAT

54

Jackpat

55

56

Controles Geomecnicos

1. Reconocimiento de la zona

2. Mapeos Geomecnicos

3. Calificacin Geomecnica

4. Evaluacin y verificacin in situ

5. Sugerencias o Recomendaciones Escritas

6. Diseo y recomendacin de sostenimiento

7. Reporte de Labores de Riesgo

8. Geomecnica en el Planeamiento

9. Mediciones e Instrumentacin

10. Anlisis de costos y Resultados

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Jefe de Geomecnica

Geomecnico Zona I

Geomecnico Zona II

Ingeniero de Planta De Concreto

Asistente

Geomecnico de Control de Sost.

Asistente de Control

Ing. Civil control Calidad Concreto

Asistente de Planta

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Conclusiones

Con las aplicaciones geomecnicas se cambio el mtodo de explotacin.

Se baj lo ndices de accidentes principalmente por cada de rocas.

Se mejor la produccin de 1300 TMD a 3500 TMD en los ltimos cuatro aos.

Se creo un ambiente adecuado de trabajo, que dio confianza a los trabajadores.

Chungar pas a ser de oveja negra de la minera a modelo de minera.

Actualmente es una de las minas ms visitadas por sus estndares de sostenimiento.

59

Gracias