Auscultación, monitoreo y control de taludes mineros Page 1

AUSCULTACION, MONITOREO Y CONTROL DE TALUDES MINEROS ANGLO AMERICAN SUR, DIVISION LOS BRONCES

Manuel Schellman M. Ingeniero Geomecánico Sénior AACH.

manuel.schellman@angloamerican.com

Edmundo Bermedo G. Ingeniero Geomecánico División El Soldado AngloAmerican Sur.

edmundo.bermedo@angloamerican.com

Danko Diaz C. Superintendente Geomecánica División Los Bronces AngloAmerican Sur.

dankoa.diazc@angloamerican.com

RESUMEN: Este trabajo describe el sistema de auscultación, monitoreo y control de taludes que se tiene implementado en División Los Bronces, que permiten el control y manejo de los riesgos de la operación minera. Dentro de los sistemas utilizados se destacan radares geotécnicos de última generación, estaciones robóticas, extensómetros de superficie, equipos de limpieza de taludes, entre otros.

1.-OBJETIVOS: Los objetivos de este trabajo son los siguientes:

Mostrar en detalle el sistema de monitoreo y control de taludes implementado en División Los Bronces.

Mostrar la Interacción efectiva de los grupos de geomecánica, perforación & tronadura, operaciones mina y geología.

2.-DATOS GENERALES: La División Los Bronces, pertenece a Compañía Minera Anglo American Chile y se encuentra ubicada a 70 km al noreste de la ciudad de Santiago, a 3.600 msnm. entre las coordenadas geográficas 33°08’ latitud sur y 70°15’ longitud norte y coordenadas UTM 6.330.000.0N – 6.334.000.0N y 381.000.0E – 383.000.0E.

Los Bronces es una mina de cobre y molibdeno que se explota a rajo abierto. El mineral que se extrae es molido y transportado por un mineroducto de 56 kilómetros a la planta de flotación

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Figura 1. Mapa ubicación División Los Bronces. Tomado de Möller (2005).

Las Tórtolas, en la que se produce cobre y molibdeno contenido en concentrados. Además, en la mina se produce cobre en cátodos. En 2011 produjo 221.762 toneladas de cobre fino, entre cátodos de alta pureza y cobre contenido en concentrado, además de 948 toneladas de molibdeno contenido en concentrado.

3.-GEOLOGÍA:

Geología Distrital: La mina Los Bronces forma parte del mega yacimiento cuprífero Río Blanco-Los Bronces (complejo de brechas), perteneciente a la faja central de sistemas porfídicos de edad Mioceno-Plioceno. Las rocas más antiguas que afloran en el sector corresponden a secuencias volcánicas de la Formación Farellones, las que fueron intruidas por rocas plutónicas del Batolito San Francisco y diversos cuerpos porfíricos de composición cuarzomonzodiorítico y cuarzodiorítico. Se han reconocido 9 tipos de brechas hidrotermales y un tipo de brecha ígnea, las que se diferencian entre sí por la composición y características de la matriz, y el tipo de alteración de los clastos. La mineralización de interés económico (Cu-Mo) se asocia al emplazamiento tanto de las intrusiones de pórfidos como al complejo de brechas; sin embargo, la principal fuente de la mena, está relacionada a los distintos tipos de brechas. A escala regional, el cuerpo principal de brechas posee una orientación N10°W; y a nivel distrital, el sistema principal de brechas presenta una forma semejante a la de un embudo, con contactos nítidos con la roca hospedante en la parte superior de la columna, y transicionales en profundidad.

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4.-GEOMECÁNICA:

Propiedades de Macizo Rocoso: Las propiedades geomecánicos del macizo rocoso presentes en la mina Los Bronces fueron

determinadas a través de las diversas campañas de ensayos de laboratorio (triaxiales, uniaxiales,

entre otros) y escaladas utilizando el criterio generalizado de Hoek-Brown (Hoek et al. (2001)).

Tabla 1 Propiedades de macizo rocoso para las unidades geotécnicas en mina los bronces.

c

(KPa)

f

(°)

c

(KPa)

f

(°)

0.0 a 0.2 4,38 0,0148 0,46 39,6 11,5 7,1 4,7 - - 2484 57

0.7 a 0.8 2,25 0,0048 0,29 27,9 5,1 3,2 2,1 1063 62 - -

- - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - -

0.0 a 0.2 5,02 0,0148 0,30 31,3 18,9 11,7 7,7 - - 2082 56

0.7 a 0.8 2,58 0,0048 0,19 22,0 8,5 5,2 3,4 794 62 - -

0.0 a 0.2 3,42 0,0046 0,14 25,0 11,5 8,0 4,6 - - 1588 54

0.7 a 0.8 1,46 0,0011 0,08 16,1 4,6 3,2 1,8 452 60 - -

0.0 a 0.2 3,25 0,0046 0,10 16,8 8,3 5,1 3,4 - - 1356 51

0.7 a 0.8 1,38 0,0011 0,06 10,8 3,3 2,1 1,4 365 57 - -

0.0 a 0.2 2,21 0,0014 0,05 13,5 4,4 3,1 1,7 - - 1119 48

0.7 a 0.8 0,78 0,0002 0,02 7,9 1,8 1,2 0,7 252 53 - -

0.0 a 0.2 1,88 0,0016 0,10 20,1 10,2 6,3 4,2 - - 1299 50

0.7 a 0.8 0,68 0,0003 0,05 11,9 4,1 2,6 1,7 321 55 - -

0.0 a 0.2 1,57 0,0006 0,02 9,7 3,2 2,2 1,3 - - 916 43

0.7 a 0.8 0,44 0,0001 0,01 5,0 1,4 1,0 0,6 180 47 - -

- - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - -

0.0 a 0.2 1,02 0,0005 0,02 5,7 1,1 0,8 0,4 - - 729 37

0.7 a 0.8 0,28 0,0001 0,01 2,9 0,5 0,3 0,2 143 40 - -

0.0 a 0.2 2,23 0,0040 0,08 8,4 7,4 4,6 3,0 - - 1022 43

0.7 a 0.8 0,87 0,0008 0,04 5,2 2,8 1,7 1,1 255 50 - -

0.0 a 0.2 1,53 0,0013 0,04 6,7 3,9 2,7 1,5 - - 850 40

0.7 a 0.8 0,49 0,0002 0,02 3,8 1,5 1,0 0,6 182 45 - -

- - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - -

0.0 a 0.2 4,81 0,0080 0,19 34,0 16,9 11,8 6,7 - - 1918 57

0.7 a 0.8 2,12 0,0020 0,11 22,2 6,6 4,6 2,6 592 63 - -

0.0 a 0.2 3,17 0,0036 0,08 16,2 6,7 4,2 2,7 - - 1302 50

0.7 a 0.8 1,22 0,0007 0,04 9,9 2,5 0,8 1,3 320 56 - -

- - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - -

0.0 a 0.2 3,57 0,0065 0,24 34,1 22,2 13,7 9,0 - - 1936 56

0.7 a 0.8 1,61 0,0017 0,14 22,6 9,1 5,6 3,7 647 61 - -

0.0 a 0.2 3,41 0,0023 0,06 22,2 9,5 6,6 3,8 - - 1404 53

0.7 a 0.8 1,21 0,0004 0,03 13,1 3,5 2,5 1,4 323 58 - -

0.0 a 0.2 7,89 0,0253 0,48 58,3 33,2 20,5 13,5 - - 3026 62

0.7 a 0.8 4,22 0,0087 0,31 41,9 15,1 9,3 6,1 1331 67 - -

0.0 a 0.2 5,42 0,0080 0,22 46,9 22,1 15,3 8,8 - - 2191 60

0.7 a 0.8 2,38 0,0020 0,12 30,8 8,6 6,0 3,4 698 65 - -

g : Peso unitario roca intacta GSI: Geological Strength Index stm : Resistencia a tracción del macizo rocoso G : Módulo de deformación al corte macizo rocoso

m i : Constante de la roca intacta D : Factor de grado de perturbación del macizo rocoso scm : Resistencia a la compresión del macizo rocoso c : Cohesión macizo rocoso

sci : Resistencia a la compresión uniaxial roca intacta mb : Factor reductor de la constante del material (mi ) E : Módulo de deformación del macizo rocoso f : Ángulo fricción interna macizo rocoso

Ei : Módulo de deformación de la roca intacta s : Constante del macizo rocoso n : Razón de Poisson macizo rocoso

n i : Razón de Poisson roca intacta a : Constante del macizo rocoso B : Módulo de deformación volumétrica del macizo rocoso

26,16 0,25

PRIM ARIO 51-57 0,5 0,23

SECUNDARIO 41-47 0,51 0,26

SECUNDARIO

PRIM ARIO

SECUNDARIO

PRIM ARIO

SECUNDARIO

PRIM ARIO

SECUNDARIO

SECUNDARIO

PRIM ARIO

SECUNDARIO

PRIM ARIO

SECUNDARIO

PRIM ARIO

-

0,23

0,26

0,23

0,26

PRIM ARIO

SECUNDARIO

PRIM ARIO

SECUNDARIO

PRIM ARIO

0,26

0,23

0,26

-

0,26

0,23

0,507

0,502

0,503

0,23

-

0,23

0,26

0,23

0,26

-

0,510

-

0,503

0,505

-

0,504

49-70

0,5

-

0,5

0,5

0,51

0,516

-

0,517

0,505

53-62

45-56

-

50-63

40-53

59-80

29-45

-

33-38

48-56

38-46

-

2,66 26,28 149,44 52,58 0,28

58-70

-

59-69

49-59

39-55

13,57 41,90

0,232,36 20,02 68,15 23,73

0,24

2,70

24,46 0,29

2,80 23,32 114,58 40,28 0,25

2,52

15,712,68

2,73 18,10 61,27 32,92

2,53 19,17 69,63

ANDESITA

- AND -

BRECHA FANTASMA

- BXF -

22,08

2,64 20,17 101,02 36,37

CUARZOMONZONITA

CUARZO-SERICÍTICA

- QM QS-

CUARZOMONZONITA

POTÁSICA

- QM K -

2,72 17,60BRECHA DONOSO

- BXD -

BRECHA CENTRAL

POTÁSICA

- BXC K -

BRECHA OCCIDENTE

- BXO -

BRECHA INFIERNILLO

-BXI -

BRECHA CENTRAL CUARZO-

SERICÍTICA

- BXC QS -

12,24

s3 > 0.5 MpaEi

(GPa)

sci

(MPa)mi

g

(t/m3)mbD

s tm

(MPa)as

UNIDAD

GEOTÉCNICA

s3 < 0.5 Mpa

91,45 43,23 0,26

G

(GPa)

B

(GPa)n

E

(GPa)

RIOLITA

- RIO -

18,792,72

2,63 25,01

0,2756,98112,15

45,45 11,86 0,23

0,2859,21133,22

GSIn i

scm

(MPa)Ambiente

0,27

0,26

136,34

Auscultación, monitoreo y control de taludes mineros Page 4

Zonificación Geomecánica: De acuerdo a las diferentes unidades geotécnicas presentes en la mina Los Bronces, se tiene una zonificación geomecánica, que considera parámetros indicados en Tabla 2.

Figura 3 Zonificación geomecánica Mina Los Bronces (Estudio EMT 2009).

Tabla 2 Parámetros de zonificación geomecánica Mina Los Bronces.

50° 53° 55°

Donoso 1 53 - 55 80 30 17.3 15.7

Donoso 2 53- 55 80 30 17.3 15.7

Donoso 3 55 80 30 15.7

Donoso 4 55 80 30 15.7

Infiernillo 5W 50 - 55 80 30 20 15.7

Infiernillo 5 55 80 30 15.7

Infiernillo 6 55 80 30 15.7

Infiernillo 7 50 - 53 80 30 20 17.3

Casino 1 50 - 53 80 30 20 17.3

Casino 2 55 80 30 15.7

Ancho de Berma (m)Angulo Interrampa (°) Angulo Cara de Banco (°) Altura de Banco Final (m)Fases

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5.-MONITOREO GEOMECANICO: El sistema de monitoreo geomecánico que se encuentra implementado La Superintendencia de Geomecánica de División Los Bronces utiliza instrumentos que miden desplazamientos de los taludes de la mina, un sistema de monitoreo robótico en base a la utilización de una estación total, prismas ubicados en los taludes de la mina con línea vista a la estación robótica y un software especializado llamado geomos (permite interpretación de datos), y además se complementa con un sistema de monitoreo integrado llamado ARIS-G.

Para los desplazamientos superficiales en botaderos o zonas de glaciares, se cuenta con extensómetros de superficie, con instalación y control manual.

Para el monitoreo de contingencia se tiene dos radares geomecánicos de última generación, de origen Sudafricano, que permiten tener un control riguroso de la zonas con potenciales desplazamientos.

El objetivo fundamental del monitoreo geomecánico es garantizar la integridad física de las personas, equipos, y dar continuidad de las operaciones, controlando condiciones de riesgo en los taludes.

Sistema de Monitoreo Geomecánico

• Caseta de monitoreo

• Estación total

• Software geomos

• Software ARIS G

.

• Radar REUTECH (2)

• Monitoreo ON-LINE

Prismas Topográficos Radar Geomecánico ExtensómetrosSistema de Vigilancia Remota

• Cámara Pelco.

• Sistema de Energía

• Software de georeferencia

• Seguimiento ON-LINE

• Control de botaderos.

• Monitoreo de grietas.

Figura 4 Sistemas de monitoreo geomecánico implementado en Mina Los Bronces.

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Figura 5 Plano general de monitoreo geomecánico.

6.-AUSCULTACION Y CONTROL GEOTECNICO: Para la auscultación y control geotécnico, se tiene implementado un sistema que considera tres niveles de control; rutinarios, permanentes y de contingencia.

Nivel rutinario: considera las inspecciones geomecánicos diarias en las diferentes fases de la mina y la interacción efectiva con personal de operaciones mina.

Nivel permanente: considera un sistema global de monitoreo de la mina en condición de operación normal (sistema robótico; prismas-estación total-software de monitoreo)

Nivel de contingencia: considera la auscultación en detalle de la evolución en aquellas zonas o sectores donde eventualmente se detecten desplazamientos mayores a los normales y/o señales de inestabilidad incipientes Estos niveles de control además consideran un sistema de alarmas, que dependiendo de los niveles de desplazamientos o deformaciones obtenidos, permiten la activación de los planes de acción y de contingencia implementados en la división, que son conocidos y difundidos a todo el personal que trabaja en la mina.

Auscultación, monitoreo y control de taludes mineros Page 7

De acuerdo a la información recopilada de los distintos niveles descritos anteriormente, se generan los siguientes productos geotécnicos, que son claves en el buen desempeño del control de taludes.

a. Plano de riesgos geomecánicos.

b. Plano de predicción estructural.

c. Recomendaciones semanales y mensuales.

d. Plano de saneamiento de taludes.

e. Conciliación geotécnica.

f. Recomendación para tronaduras de contorno.

g. Capacitación a personal de operaciones mina.

h. Procedimientos geotécnicos.

Conciliación Geotécnica: La conciliación geotécnica consiste en comparar el cumplimiento de los diseños reales vs las líneas de diseño.

Línea de programa (LP):

La línea de programa (LP) se mide desde la intersección de la línea

que representa el ángulo cara de banco con la recta horizontal que

mejor representa al piso del banco hasta la línea de diseño.

Tolerancias:

Banco simple (15m): ± 2 m

Banco doble (30m): ± 3 m

Figura 6 Metodología para proceso de conciliación geotécnica.

Auscultación, monitoreo y control de taludes mineros Page 8

Figura 7 Curvas de conciliación geotécnica en pared norte fase donoso 1.

Figura 8 Grafico con % de cumplimiento de parámetros de diseño.

7,5

47,4

82,3

50,7

38,2

27,6

63,6

45,2

48,4

64,5

22,2

53,0 52,9

81,3

72,8

41,6

59,5

75,8

60,9

85,4

52,0

77,6

40,0

48,8

42,3

59,1

25,8

67

21

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3670 3655 3640 3625 3610 3595 3580 3565 3550 3520

% C

UM

PL

IMIE

NT

O

BANCO

CUMPLIMIENTO DE DISEÑO SECTOR DONOSO 1

Angulo cara de Banco Linea de Programa Ancho de Berma

Auscultación, monitoreo y control de taludes mineros Page 9

7.-INTERACCION EFECTIVA DE GRUPOS DE LA MINA: El correcto control de taludes y el buen uso de los productos elaborados por geomecánica de

mina Los Bronces, requiere que en la práctica que exista una interacción efectiva entre los

diferentes grupos de mina, tales como, geomecánica, operaciones mina, geología, planificación

mina y perforación & tronadura, considerando el cumplimiento riguroso de las actividades

planificadas.

Control Operacional:

Se realizan tronaduras controladas para materializar las paredes de los taludes finales, de modo

de minimizar el daño inducido al macizo rocoso por este concepto. Estas tronaduras utilizan el uso

de precortes, información geológica-geotécnica, líneas de pozos amortiguados, detonadores

electrónicos, cara libre y polígonos que no son superiores a 30 metros.

Existe a la vez una operación planificada para el control de corte de cajas, saneamientos de cara

de bancos y limpieza de bermas, con una flota de equipos de servicios mina, dedicada

exclusivamente al saneamiento de taludes (excavadoras y bulldozer).

Control de Planificación Mina:

Se cuenta con un programa para el control y cumplimiento de la línea de programa (LP) en el

desarrollo de las fases, considerando un grupo de topografía que realiza el levantamiento continuo

y genera la información necesaria que es enviada al grupo de geomecánica para la realización de

la conciliación geotécnica.

Control de Geología:

El grupo de geología realiza un mapeo de banco (geotécnico/estructural) en forma permanente,

originando con esto la información necesaria para actualizar el modelo estructural, a la vez

entrega los datos necesarios para el diseño de las mallas de contorno, y sus respectivas

predicciones litológicas/estructurales (uso de software shapemetrix)

Control de Geomecánica:

El grupo de geomecánica está encargado de materializar y realizar un seguimiento riguroso del

cumplimiento de los controles de los otros grupos (operaciones mina, geología, planificación mina

y perforación & tronadura), a la vez de originar los productos mencionados en el ítem de

auscultación y control geotécnico.

A la vez se generan cursos de capacitaciones de geomecánica práctica a los diferentes grupos de

operaciones de la mina (operadores, supervisores y coordinadores)

Y por último existe una difusión constante de los riesgos, controles y recomendaciones

geomecánicos en las reuniones semanales y mensuales de la mina.

Auscultación, monitoreo y control de taludes mineros Page 10

8.-CONCLUSIONES: La correcta implementación de los diseño de taludes mineros, y el control geotécnico riguroso es

una tarea que se enfoca principalmente en el la interacción efectiva entre los diferentes grupos

que participan en la construcción de estos, en la práctica esto se traduce en el monitoreo y control

estricto de los taludes, cumplimiento riguroso de los controles establecidos, ,entendimiento claro

de los objetivos de los productos elaborados por el grupo de geomecánica, considerando para ello

un programa constante de capacitación de los supervisores de la mina y grupos de operadores

referente a los conceptos prácticos de geomecánica, como también debe existir una difusión

permanente de los productos geomecánicos, a los otros grupos de la mina. El monitoreo permite

lograr el correcto funcionamiento de la mina, equilibrando las labores de operacion y seguridad

durante el proceso minero.

9.-REFERENCIAS Karzulovic, A., (1998). Nota Geotécnica, comentarios respecto a la labor de un grupo

geotécnico. Presentación Interna

Diaz, D., (2010). Actividades Geotécnicas, División Mantoverde. Presentación Interna

Díaz, D., (2011). Actividades Geotécnicas, División Mantos Blancos. Presentación Interna

EMT (2009), Analisis de Estabilidad Mina Los Bronces. Estudio EMT.

Hoek, E. & Karzulovic, A. (2001): Rock Mass Properties for Surface Mines, Slope Stability

in Surface Mining, edited by W. Hustrulid et al, SME, New York.

Möller (2005). Actividades Geologico-Geotecnicas, División Los Bronces, Presentación

Interna.

Schellman, M., (2004). Mejores prácticas geomecánicas AACH. Presentación Interna

Schellman, M., Karzulovic, A., and Sepulveda, R., (2006). Slope Design for the east wall of mantoverde mine, Chañaral, Chile, The South African Institute of Mining and metallurgy International Symposium on Stability of Rock Slopes

Fotografía 1. Condición de talud lograda

con buen control geotécnico, altura de

bancos de 30 m, ángulo interrampa de

55°, pared oeste fase infiernillo 5SW.

Fotografía 2. Condición de talud lograda con buen control geotécnico, altura de talud de 270 m, ángulo interrampa de 53°, pared este, rajo Mantoverde Norte.