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Zelaya & Martínez, 1 de 19

SISTEMAS DE PROFUNDIZACIÓN DE PIQUES CRITERIOS GERENCIALES EMPLEADOS PARA SU ELECCIÓN

Ernesto Zelaya P. Luis Alfredo Martín ez M.

Volcan Compañía Minera S. A. A. [email protected] [email protected]

RESUMEN El propósito de este artículo es proveer con base a las experiencias realizadas en Volcan Compañía Minera (VCM) para con los proyectos de construcción de los sistemas de integrales de izaje, los criterios técnicos que se utilizaron y que coadyuvaron a la toma de decisiones gerenciales más apropiada para la profundización en sí y teniendo en cuenta que la profundización de un pique forma parte de dicho sistema; ello nos ha permitido entre otros aspectos: la obtención de una inversión optima, un costo de construcción competitivo y sobretodo, una propensión a la máxima seguridad del personal en sus labores y/o actividades inherentes a dicho sistema de profundización. Es importante mencionar, que dichas decisio-nes gerenciales se efectuaron en su etapa de factibilidad a razón de contar previamente con los estudios geotécnicos, geomecánicos e hidro-geológicos y donde hubo una participación activa de técnicos de firmas especializadas en dichos rubros como además en todo lo relacionado a la seguridad e impacto ambiental. Ello permitió para cada uno de los proyectos que fueron desarro-llados, acorde a las características del terreno y el comportamiento geo-mecánico de la roca circun-dante donde se construyeron, la realización de un estudio de alternativas (trade off) para la selección del sistema de profundización más adecuado. Esto a su vez conllevó a la planificación y ejecución del proyecto en un tiempo óptimo dado que se logró obtener avances completos de construcción (excavación, cementación y armado de las estructuras metálicas) no menores a los 50 metros por mes e igualmente una favorable relación costo/beneficio, se eliminaron paradas

de obra innecesarias por una mejor programación y se otorgaron mejores condiciones de trabajo y una máxima seguridad para el personal. Explicaremos igualmente en que consiste la ingeniería del sistema de profundización, como parte de dicho proceso, y como, a la determina-ción de la opción del sistema de profundización apropiado en cada uno de los proyectos, se tuvo la disposición para que fueran desarrolladas la ingeniería básica y de detalle de dicho sistema; asimismo establecer la capacidad de los equipos a emplear como también el desarrollo de la ingeniería de fabricación de algunos componen-tes que conformaron el equipamiento recomen-dado para la profundización en sí. Las inversiones que se estimaron para la ingeniería del sistema de profundización, los costos que involucraron y la programación relativa para los avances a realizar, en una planificación inicial, fueron informaciones que ayudaron a la toma final de las decisiones. Por último y como conclusión a los criterios y decisiones gerenciales que se establecieron, permitieron la obtención de resultados positivos cuyas cifras se encuentran dentro de los rangos establecidos y esperados por Volcan Compañía Minera en los objetivos trazados para con sus proyectos en construcción y relievan, por lo tanto, el aporte y sostenibilidad de las decisiones cuando existen el conocimiento y la experiencia (Knowhow)y se emplean fehacientemente en sus desarrollos, una ingeniería en toda su extensión.


SYSTEMS FOR SHAFT MINING DEEPENING

MANAGEMENT CRITERIA FOR ITS SELECTION

SUMMARY The purpose of this article is to provide, based on the Volcan Company experience in integral projects for lifting systems, technical criteria and appropriate management decisions for deepening shafts, taking into account that the process of deepening is only a part of the lifting system. This management has let us to achieve the following goals: optimal investment, competitive construction costs and high-standard safety regulations in the activities involved in this kind of projects. It is important to mention that this decisions were made, in the feasibility study, so as to get the required studies (geo-technical, geo-mechanic, hydrological and others), with the cooperation of specialized consultant companies. These studies lead us to develop the projects according to the characteristics of the soil and geo-mechanic behavior of the rock, which differs substantially from one project to another. This informatión was useful in the" trade off" study of the alternatives proposed for the selection of the deepening sytem. The selection of an appropriate system allowed us the planning and execution of the construction activities in an optimum time period. This was possible since Volcan Projects progress’ for excavation, concrete works and the steel structure erection, got rates no lower than 50 meters per month within the expected cost-benefit relationship, and a construction execution under the best working and safety conditions. With a strict schedule control of the construction activities delays were avoided.

Additionally to the basic and detail engineering which define the lifting equipment selection in type and capacity, it is necessary to develop the engineering for the recommended components to be use in the deepening process. Appropriate cost estimation, cost-benefit analysis, and a well-structured planning system based on the conducted studies, were the input information for the initial management decisions. During the project execution stage a permanent control of cost and schedule were the inputs for management decisions to keep the project right on track. In conclusion, the technical criteria and the management decisions for this kind of projects, made it possible to get positive results in the range expected by Volcan Mining Company, obtaining the targets defined for their construction projects. These results can be obtained based on ”know-how", opportune management decisions and well applied engineering.

INTRODUCCIÓN En el Perú, muchas de las empresas minerasse han desarrollado a lo largo de los últimos 30 años, por la configuración de sus yacimientos que están explotando de forma subterránea, van alcanzando limitaciones y restricciones en cuanto al transporte y extracción de mineral y/o desmonte para la continuidad de sus operaciones mineras dada la profundidad que han alcanzado (en muchos casos con un sistema de rampas que superan los 8 km de extensión) e igualmente puede mencionarse para el transporte o la movilización de su personal, tanto para la llea sus labores como para la salida de las mismas. Ante esta necesidad actual y/o que se presentará en un futuro cercano, para estas empresas, por un tema de costos de la operación minera como además la obtención de una mayor productividad e incremento de la producción sin que se efectúen mayores inversiones completan solo por la mayor rapidez en el ingreso de personal a sus labores mineras, y por ende hacen un ciclo de minado mucho más eficiente en sus diferentes actividades que lo conforman; por lo tanto, se posibilita además, ante lo descrito efectuar la inversión en un sistema integral de izaje. Es importante mencionar, que una parte de esta inversión, dentro del sistema integral de izaje, lo constituye el sistema de profundización propiamente dicho; pero para su determinación y cuantificación económica es necesario primeramente que se desarrollen de manera cpor etapas anteriores a este cometidoello en una hoja de ruta preselección de los winches principales y posteriormente el desarrollo de la ingeniería básica y de detalle como aspectos fundamentales y que, permitan la configuración final de este sistema de izaje ajustado a los objetivos y metas de cada uno de los proyectos que se estén por ejecutar. Desde el año 2009,Volcan Compañía Minería (VCM) puso en marcha la construcción de piques, y que a manera de conocimiento los proyectos que se están llevando a cabo se ubican en:

� Unidad Minera Animón (Pique Jacob Timmers) de la Empresa Administradora Chungar S. A. C.;

� Unidad Minera Andaychagua (Pique Roberto Letts) y;

� Unidad Minera Carahuacra (Piques Huaripampa y Central) siendo estas dos últimas pertenecientes a la Unidad de Producción Yauli.

Zelaya & Martínez,

En el Perú, muchas de las empresas mineras que se han desarrollado a lo largo de los últimos 30 años, por la configuración de sus yacimientos que están explotando de forma subterránea, van alcanzando limitaciones y restricciones en cuanto al transporte y extracción de mineral y/o desmon-

continuidad de sus operaciones mineras dada la profundidad que han alcanzado (en muchos casos con un sistema de rampas que superan los 8 km de extensión) e igualmente puede mencionarse para el transporte o la movilización de su personal, tanto para la llegado a sus labores como para la salida de las mismas.

Ante esta necesidad actual y/o que se presentará para estas empresas, por

un tema de costos de la operación minera como además la obtención de una mayor productividad

e la producción sin que se túen mayores inversiones comple-mentarias,

tan solo por la mayor rapidez en el ingreso de rsonal a sus labores mineras, y por ende hacen

un ciclo de minado mucho más eficiente en sus diferentes actividades que lo conforman; por lo

además, ante lo descrito la inversión en un sistema integral de

mencionar, que una parte de esta inversión, dentro del sistema integral de izaje, lo constituye el sistema de profundización

pero para su determinación y cuantificación económica es necesario primera-mente que se desarrollen de manera coherente y

a este cometido, plasmado ello en una hoja de ruta pre-determinada,la selección de los winches principales y poste-riormente el desarrollo de la ingeniería básica y de detalle como aspectos fundamentales y que,

configuración final de este sistema de izaje ajustado a los objetivos y metas de cada uno

por ejecutar.

Volcan Compañía Minería puso en marcha la construcción de piques,

y que a manera de conocimiento la ejecución de los proyectos que se están llevando a cabo se

Unidad Minera Animón (Pique Jacob Timmers) de la Empresa Administradora

Unidad Minera Andaychagua (Pique

Unidad Minera Carahuacra (Piques Huari-mpa y Central) siendo estas dos últimas

pertenecientes a la Unidad de Producción

Basado en ello, ver la figura 1, trata sobre las experiencias obtenidas en los sistemas de profundización de los piques que se han aplicado y que por ende conforman parte de la construcción del sistema integral de izaje.

ANTECEDENTES Con la finalidad de visualizar las dimensiones básicas de los piques que se vienen ejecutando, y a partir de allí conceptualizar los sistemas de profundización a emplear, mencionaremos los siguientes datos: � Proyecto Pique Jacob Timmers:

- Sección circular de 5.00 m de diámetro total y 4.40 m de diámetro útil;

- Revestimiento de concreto;- Compartimiento para

de mineral/desmonte (transporte de personal, camino y servicios;

- Castillo metálico en superficie;- Casa de winches- Estructuras que conforman

columnas y vigas totalmente metálicas;

- Guías para la jaula de madera y guías metálicas para los(skips);

- Sistemas de carga y descarga mineral/desmonte

- Capacidad de producción de 4,000 TMPD con un porcentaje de utilización del 75%;

- Profundización en su 1ra. etapa de 550 m (en actual ejecución y por concluirse) y de200 m en la 2da. etapa futura.

� Proyecto Pique Roberto Letts:

- Sección circular de 5.00 m de diámetro total y 4.40 m de diámetro útil;


figura 1, el presente artículo trata sobre las experiencias obtenidas en los sistemas de profundización de los piques que se

por ende conforman parte de la construcción del sistema integral de izaje.

Con la finalidad de visualizar las dimensiones básicas de los piques que se vienen ejecutando, y a partir de allí conceptualizar los sistemas de

plear, mencionaremos los

Proyecto Pique Jacob Timmers: Sección circular de 5.00 m de diámetro total y 4.40 m de diámetro útil; Revestimiento de concreto; Compartimiento para baldes de carguío de mineral/desmonte (skips), jaula para el transporte de personal, camino y

Castillo metálico en superficie; winches en superficie;

que conforman módulos de columnas y vigas (sets) de pique totalmente metálicas; Guías para la jaula de madera y guías metálicas para los baldes de carguío

Sistemas de carga y descarga de mineral/desmonte automatizados; Capacidad de producción de 4,000 TMPD con un porcentaje de utilización del 75%; Profundización en su 1ra. etapa de 550 m (en actual ejecución y por concluirse) y de 200 m en la 2da. etapa futura.

Proyecto Pique Roberto Letts: Sección circular de 5.00 m de diámetro total y 4.40 m de diámetro útil;


- Revestimiento de concreto; - Compartimiento para baldes de carguío

de mineral/desmonte(skips), jaula para el transporte de personal, camino y servicios;

- Castillo metálico en superficie; - Casa de winches en superficie; - Estructuras que conforman módulos de

columnas y vigas (sets) de pique totalmente metálicas;

- Guías para la jaula de madera y guías metálicas para los para los baldes de carguío(skips);

- Sistemas de carga y descarga de mineral/desmonte automatizados;

- Sistema automatizado para el control de jaula;

- Capacidad de producción de 4,000 TMPD con un porcentaje de utilización del 75%;

- Profundización en su 1ra. etapa de 760 m (en actual ejecución)y de 200 m en la 2da. etapa futura.

� Proyecto Pique Huaripampa∗:

- Sección rectangular de 1.43 m de ancho y 1.85 m de largo;

- Compartimiento para jaula, camino y servicios;

- Castillo metálico en superficie; - Casa de winche en superficie; - Estructuras que conforman módulos de

columnas y vigas (sets)de pique de madera;

- Sistema manual para la bajada y subida de personal;

- Profundización actual de 300 m y se encuentra en proceso de evaluación su profundización futura.

� Proyecto Pique Central∗:

- Sección rectangular de 2.00 m de ancho y 4.6 m de largo;

- Compartimiento para jaula, camino y servicios;

- Zona de poleas en interior mina; - Casa dewinche en interior mina - Estructuras que conforman módulos de

columnas y vigas (sets) de pique metálicas;

- Guías para lospara los baldes de carguío(skips) de acero;

∗Se hace hincapié que actualmente para el Proyecto Piques Central y Huaripampa, se están efectuando una serie de mejoras y acondicionamientos a su infraestructura instalada para la obtención de un sistema de izaje cuya performance sea acorde a los requerimientos operativos que se necesitan. En el caso del Proyecto Pique Central la capacidad de producción sería de 1,800 TMPD.

- Sistemas manual de carga y descarga de

mineral/desmonte; - Capacidad de producción de 800 TMPD

con un porcentaje de utilización del 50%; - Profundización actual de 255 m y se

encuentra en proceso de evaluación su profundización futura.

OBJETIVO Y METAS El objetivo que se pretende alcanzar, con la presentación de este documento, es poner a consideración los lineamientos básicos y de decisión gerencial que permitan efectuar el desarrollo de la ingeniería del sistema de profundización más adecuado, eficiente y seguro. Ello partiendo desde la ubicación del pique, las condiciones geológicas y mineras tanto por la infraestructura que se tiene o se tenga que construir como también por los aspectos operativos propias de cada Unidad Minera; asimismo, se tendrá en cuenta los resultados obtenidos con los estudios geomecánicos e hidrogeológico que se hayan o estén por realizar. Por otro lado, las metas que se persiguen al tener un sistema de profundización debidamente seleccionado es la ejecución del proyecto en el tiempo mínimo previsto y la optimización del avance de su construcción por lo que se eliminarían las paradas innecesarias. Asimismo, se obtendrá un adecuado costo/ beneficio en su ejecución y que fundamente el retorno de capital en el más breve plazo. Lo que significa, que contar con la puesta en marcha del proyecto en el tiempo pre-determinado, propen-derá a un ahorro significativo de los costos en la operación minera, razón de ser del proyecto en sí. Igualmente, su retraso involucrará inversiones adicionales no solo por un mayor tiempo de ejecución sino además mayores costos debido a los gastos generales requeridos por las empresas contratistas especializadas,por dicho periodo de tiempo, pues son las ejecutoras delos proyectos. Por último, y pero lo más importante es que permitirá un incremento de las mejores condicio-nes laborales y de la seguridad para el personal que trabaja en la profundización con el resultado de una mejor y mayor calidad de los trabajos efectuados.


PLANEAMIENTO Una vez tomada la decisión de construcción del proyecto, dentro del Plan de Ejecución1 que se elabora,entre los aspectos que se desarrollan son la determinación y evaluación de alternativas de profundización como igualmente la selección de unas éstas que resulte la más conveniente para el proyecto (trade off). Entre las alternativas básicas, ver la gráfica 2, con los que se cuentan para efectuar una profundización se tienen:

i. Utilizando un RaiseBorer Machine(R/BM)a diámetro total del requerimiento del proyecto, concretado de la pared y seguido del armado de las estructuras metálicas de los sets del pique;

ii. Utilizando unRaiseBorer Machine(R/BM)para chimenea piloto (entre 1.8 m a 2.4 m), ampliación mecanizada a diámetro total según requerimiento del proyecto, seguido del concretado de la pared y del armado de las estructuras metálicas de los sets del pique;

iii. Utilizando Alimak para chimenea piloto (pudiendo ser de 2.1 m a 2.4 m.), ampliación mecanizadaa diámetro total según requeri-miento del proyecto, seguido del concretado de la pared y del armado de las estructuras metálicas de los sets del pique;

iv. Profundización mecanizada en “ciego” a diámetro total según requerimiento del proyecto, concretado de la pared y seguido del armado de las estructuras metálicas de los sets del pique por cada 5.0 m de avance (según span, y dado las condiciones geomecánicas que se presentan en la zona de ubicación del pique).

Como se ha mencionado, ya contando con la definición que se ha tenido para la ubicación del pique, ver la figura 3, se hace necesario haber efectuado:

- Los estudios de suelos: realizados para determinar toda la cimentación que tendrán las bases de los winches de la jaula/plataforma de trabajo (Galloway) y la zona/base del collar;

- Las pruebas de arranque (pull-test),para comprobar la resistencia de la masa rocosa con los pernos de anclaje que se emplearan para las bases o cimientos de los equipos a utilizar;

- Los estudios hidrogeológicos para determi-nar el volumen de agua en la zona de la profundización;

- Los estudios geomecánicos, que eviden-ciarán el comportamiento de la masa rocosa para las aberturas y el tiempo de exposición máxima e igualmente con la distancia máxima del span;

- La evaluación energética, que nos determi-nara la capacidad necesaria para el funcio-namiento de los equipos, y que en muchos casos, cuando existe un déficit de la misma es necesario realizar un proyecto comple-mentario para dicho fin;

- La evaluación de los servicios auxiliares con los que se cuenta y determinar las facilidades con que se cuentan.

La selección del proceso constructivo para la excavación es un aspecto de importancia que tomamos en cuenta; como se ha mencionado los estudios geomecánicos e hidrogeológicos son los que resultan de mayor relevancia y fueron impres-cindibles para la toma de decisión adecuada e igualmente los diversos aspectos involucrados con la seguridad del personal que participará en las actividades a realizar. Con base a ello, el trade off tomara en consideración, para el análisis de las alternativas lo siguiente:

o La importancia que tendrá la geomecánica; o El requerimiento energético; o El tiempo de realización o ejecución; o El costo de la excavación.

Conforme lo señalado, las decisiones que se tomaron para cada uno de nuestros proyectos, fueron como sigue:

Proyecto Pique Jacob Timmers: Para los primeros 400 m es decir el primer tramo, desde superficie se llevó a cabo la perforación de tres taladros diamantinos, para los estudios geomecánicos: uno en la zona del eje del pique e igualmente uno también en cada ubicación de las cámaras de descarga que confluyen a los bolsillos de carguío (loadingpocket). Posteriormente, desde el Nv. 330, ya para un segundo tramo, habiéndose desarrollado un crucero especialmente diseñado para poder realizar este estudio, se efectuó igualmente otros tres taladros diamantinos de 300 m, con ubicación exacta a los anteriores, y donde se ejecutó además del estudio geomecánicotodo lo relacionado al estudio hidrogeológico. Este primer tramo, con la interpretación geomecánica brindada por parte de un especialista del rubro2, determinó que la zona de la excavación presentaba los tipos de roca IIIB, IV


y V (Regular B, Mala y Muy Mala respec-tivamente) y que representaban alrededor del 93%, siendo el índice ponderado de RMR de 35 debiéndose tener el sostenimiento con empleo de pernos tipo de fricción activo y de inmediata instalación colocados 1.2 m. x 1.2 m. de espacia-miento sistemático y el revestimiento de concreto colocado de inmediato y dentro de las 7 horas de producida la abertura. Para el segundo tramo3, los tipos de rocas fueron desde IIIA, IIIB y IV (Regular A, Regular B y Mala respectivamente) que representaban alrededor del 94%, y el índice promedio ponderado de RMR es de 49, requiriéndose para el sostenimiento pernos tipo de fricción activo y de inmediata instalaciónde forma sistemática y el revestimiento de concreto no sería mayor a las 24 hrs. de producida la abertura y un span no mayor de 5.0 m. Agregándose el resultado en lo que corresponde la parte hidrogeológica, un incre-mento poco significativo de agua.

La decisión que se tomó para la primera etapa de los 550 m, que ya fueron ejecutados, fue la selección de la alternativa de profundización en ciego, ver las figuras 4, 5 y 6 donde se esquematiza la secuencia de este tipo de labor, señalándose la preponderancia que tuvo el aspecto geomecánico y la seguridad del personal. Por otro lado por experiencias en proyectos similares,brindándose las condiciones operati-vas adecuadas, esta alternativabrindaba la posibilidad de lograr avancesmensuales alrededor de los 50 m considerandociclos completos de excavación, concretado y armado de las estructuras metálicas de los sets del pique. Cabe señalar que esta meta se pudo lograr y superar al haber alcanzado, en varios meses, un avance en la profundización que estuvo bordeando los 55 m por mes.

Proyecto Pique RobertoLetts:

En una primera etapa se ha tenido previsto ejecutar alrededor de 760 m; sin embargo, a razón de la calidad de roca, se subdividió el proyecto en dos fases: una primera alrededor de los 477 m para una calidad de roca tipo volcánica y la segunda fase de 283 m para una calidad de roca tipo filita.

Para los estudios geomecánicos, desde el Nv. 523, en superficie, y hasta el Nv. 950, primera fase, se efectuaron tres taladros diamantinos de aproximadamente 427 m. de longitud, éstos estuvieron ubicados igualmente: uno sobre el eje de pique y los restantes en cada una de las

cámaras de descarga que confluyen a los bolsillos de carguío (loadingpocket). Posterior-mente para continuar con los estudios geome-cánicos hasta el Nv. 1200, se realizaron tres taladros diamantinos desde el Nv. 1000 hasta una profundidad de 270 m en similar ubicación que los anteriores, cabe mencionar que para esta últimafase se llevaron a cabo los estudios hidrogeoló-gicos. En la primera fase, y tomando adicionalmente como referencia la construcción cercana de un chimenea realizada con el sistema de Raise Bore, conjuntamente con la evaluación geomecánica realizada por un especialista del rubro4, permitió definir claramente los tipos de rocas II a IIIA (Buena a Regular A respectivamente) en casi un 90% con un índice promedio ponderado de RMR de 61 lo que permitiría contar con un espacio abierto sin mayores dificultades. Para la segundafase, la evaluación geome-cánica5 determinó los tipos de rocas encontrados desde IIIA, IIIB y IV (Regular A, Regular B y Mala respectivamente) y que en conjunto representaba un 89% siendo su índice promedio ponderado de RMR de 47 y en el aspecto hidrogeológico6, a partir de los 270 m la aparición de una alta presencia de agua termal con alta presión. Es importante señalar en cuanto a la infra-estructura de la U. M. Andaychagua la existencia de acceso hacia la zona del Pique en el Nv. 1000 y se está en plena construcción la rampa de profundización para dar accesibilidad al Nv. 1200.

Hacemos hincapié que para la selección de la mejor alternativa fue asignada el estudio de trade off a una firma consultora nacional y especiali-zada en la realización de estos trabajos. La decisión recomendaba, y que se tomó para su ejecución con base a los criterios expuestos fueron:

- Para la primera fase, efectuar la alternativa (ii.) para los primeros 477 m. pero incluyendo la utilización de un accesorio de alta tecnología que minimizara el riesgo de una desviación no adecuada para con el piloto del R/BM (no mayor al 1/1000 de 477 m.). Ver la figura 7, 8 y 9.

- Para la segunda fase, a partir del Nv. 1000 y para una profundidad de 283 m. ejecutar la alternativa en “ciego” (iv.).

Si bien la definición inicial conllevaba a la utilización de un RaiseBorer Machine (RB/M), quedaba todavía por determinar dos aspectos fundamentales: primero, como obtener la precisión requerida para que la posición del eje

del pique resulte inamovible económicamente era mas favorable efectuar una apertura a diámetro completo o realizar una chimenea piloto de 2.1 m de diámetro.

Para el primer aspecto, después de las investigaciones realizadas en la industria minera internacional y en especial de petrolera, se llegó a determinar lade utilizar un instrumento de control de dirección en el taladro para la ubicación exacta del piloto del R/BM, el resultado obtenido fue una desviación de 30 cm con relación al eje del lo que nos permitió un primer éxitalternativa elegida.

Hacemos hincapié, que esta practica con el empleo de la más alta tecnologíaprimera vez que se efectúa en la industria minera nacional.

Asimismo, para el segundo aspectoN° 1 donde se aprecia también los precios y costos, se analizaron las ventajas y desventajas tanto operativas, dada la infraestrucen la Unidad Minera, como también económicas para una toma de decisión. Solo mencionareque en el aspecto energético (la maquina de R/BM requería de mayor potencia y consumo), y la dificultad para una extracción del material rimado fueron factores que contribuyeron a una decisión de solo efectuar una chimenea piloto de 2.1 m en vez de 5.0 m (a diámetIgualmente en la parte económica, realizar un diámetro completo resultaba prácticamente veces más oneroso y se dificultaba su realización con los aspectos de infraestructura y operativos de la Unidad Minera. Con estas decisiones y considerando condiciones operativas adecuadasproyectado que la profundización avancesmensuales alrededor de los teniendo en cuenta que se realizaran completos de excavación, concretado y de las estructuras metálicas de los sets de En lo que se refiere a la decisión tomada para la segunda fase, con la experiencia obtenida en el proyecto Pique J. Timmers, se ha proyectado tener avances no menores a los 50 m por mespara este sistema de profundización. LA INGENIERÍA DEL SISTEMA DE PROFUNDIZACIÓN Una vez que se ha determinado la alternativa de profundización, se hace necesario efectuar la ingeniería de este sistema. Esta ingeniería es

Zelaya & Martínez,

y; segundo, si económicamente era mas favorable efectuar una apertura a diámetro completo o realizar una chimenea piloto de 2.1 m de diámetro.

, después de las en la industria minera

ecial de la industria a determinar la conveniencia

un instrumento de control de dirección para la ubicación exacta del piloto

, el resultado obtenido fue una desviación de 30 cm con relación al eje del pique, lo que nos permitió un primer éxito en la

Hacemos hincapié, que esta practica con el empleo de la más alta tecnología7, ha sido la primera vez que se efectúa en la industria minera

aspecto, ver Cuadro también los precios y

se analizaron las ventajas y desventajas tanto operativas, dada la infraestruc-tura existente en la Unidad Minera, como también económicas

ma de decisión. Solo mencionaremos l aspecto energético (la maquina de

requería de mayor potencia y consumo), y la dificultad para una extracción del material rimado fueron factores que contribuyeron a una decisión de solo efectuar una chimenea piloto de 2.1 m en vez de 5.0 m (a diámetro completo). Igualmente en la parte económica, realizar un diámetro completo resultaba prácticamente dos

y se dificultaba su realización con los aspectos de infraestructura y operativos

Con estas decisiones y considerando brindar las condiciones operativas adecuadas, se ha

la profundización podría lograr alrededor de los 80 m

teniendo en cuenta que se realizaran ciclos ción, concretado y armado

de las estructuras metálicas de los sets del pique.

En lo que se refiere a la decisión tomada para la segunda fase, con la experiencia obtenida en el

se ha proyectado avances no menores a los 50 m por mes

para este sistema de profundización.

LA INGENIERÍA DEL SISTEMA DE PROFUNDI -

Una vez que se ha determinado la alternativa de profundización, se hace necesario efectuar la ingeniería de este sistema. Esta ingeniería es

desarrollada de manera Básicala emisión de 40 a 50 planos y en con las correspondientes memorias de cálculoscon factor seguridad que muchas veces son no menores a los 2.5 veces del índice normal Esta documentación es entregada para la adquisición o fabricación de los equipos u otros componentes complementarios, que en este último caso podrían incrementarse los planos correspondientes en un 50%. A manera de ejemplo, planos de la ingeniería desarrollada para la fabricación del eJaula/Plataforma de Trabajo (figura 10. Igualmente, muestran el proceso de introducción de este equipo, mediante una grúa de 150 ton de capacidad y para un levante de altura no menor a los 70 m, a la apertura previamente realizada de 5.0 m de diámetro. Fotos del 1 al 4. Igualmente mostramos, en las figuras 11,12 y 13, los planos referentes a los baldes, el sistema de izaje y de descarga que se emplean para la profundización. Foto 1: El Galloway y la Grúa de 150 ton


desarrollada de manera Básica y de Detalle con la emisión de 40 a 50 planos y en algunos casos con las correspondientes memorias de cálculos con factor seguridad que muchas veces son no menores a los 2.5 veces del índice normal.

Esta documentación es entregada para la fabricación de los equipos u otros

componentes complementarios, que en este último caso podrían incrementarse los planos correspondientes en un 50%.

A manera de ejemplo, mostraremos uno de los la ingeniería desarrollada para la

fabricación del equipo denominado Jaula/Plataforma de Trabajo (Galloway), ver la

en las fotos siguientes se muestran el proceso de introducción de este

mediante una grúa de 150 ton de capacidad y para un levante de altura no menor a

a la apertura previamente realizada de 5.0 m de diámetro. Fotos del 1 al 4.

Igualmente mostramos, en las figuras 11,12 y los planos referentes a los baldes, el sistema

de izaje y de descarga que se emplean para la

la Grúa de 150 ton.

Foto 2: Maniobra de la Grúa para introducir el Foto 3: Maniobra de descenso del Galloway . Foto 4: Galloway dentro de la apertura del pique

Zelaya & Martínez,

Maniobra de la Grúa para introducir el Galloway

descenso del Galloway

Galloway dentro de la apertura del pique

Sistema de profundización en “ciego” Para los Proyectos Piques J. Timmers (y R. Letts (los últimos sistemas necesarios consiIngeniería fueron:

- 1 Cryderman, modelo Herman- 3 winches de profundización, calculados y

diseñados para la capacidad y velocidad de izaje necesarios de Galloway (Jaula/ Plataforma de trabajo)efectúa el calculo de los cables que se emplearan y demás accesoriotivos;

- 1 Jaula/plataforma de trabajo de cinco pisos;

- 2 Baldes de profundización con sus respectivas crucetas y sistemas de seguridad calculados y diseñados para la capacidad de izaje;

- 1 Winche de izaje paprofundización, bajada de personal y/o materiales o alternativamente winche principal de servicio para esta labor;

- 1 Sistema de descarga para los baldes de profundización;

- 1 Encofrado metálico circular para 4.40 m de diámetro útil;

- 1 Compuerta de seguridad del personal de profundización;

- 1 Sistema de transporte de concreto; - Equipamiento y herramientas para la

cimentación y montaje. Sistema de profundización RaiseBorer para chimenea piloto de 2.1 m Para el Proyecto Pique R. m): Los equipos y/o sistemas necesarios considerados en esta Ingeniería fueron:

- RaiseBorer Machine- Control de dirección del taladro piloto en el

R/BM; - 3 winches de profundización, calculados y

diseñados para la capacidad y velocidizaje necesarios de Galloway (Jaula/ Plataforma de trabajoefectúa el calculo de los cables que se emplearan y demás accesorios antirotativos;

- 1 Jaula/plataforma de trabajo de pisos;

- 1 Winche de izaje pabajada de personal/herramientas y/materiales;

- 1 Encofrado metálico circular para 4.40 m de diámetro útil;

- 1 Compuerta de seguridad para protección del personal de profundización;

- 1 Sistema de transporte de concreto;


Sistema de profundización en “ciego”

Piques J. Timmers (los 550 m) los últimos 283 m): Los equipos y/o

sistemas necesarios considerados en esta

modelo Herman, ver foto 5; 3 winches de profundización, calculados y diseñados para la capacidad y velocidad de izaje necesarios de Galloway (Jaula/ Plataforma de trabajo), aquí también se efectúa el calculo de los cables que se emplearan y demás accesorios antirota-

1 Jaula/plataforma de trabajo de cuatro a

2 Baldes de profundización con sus respec-tivas crucetas y sistemas de seguridad calculados y diseñados para la capacidad

1 Winche de izaje para los baldes de , bajada de personal y/o

o alternativamente se adaptó el winche principal de servicio para esta labor; 1 Sistema de descarga para los baldes de

1 Encofrado metálico circular para 4.40 m

1 Compuerta de seguridad para protección del personal de profundización; 1 Sistema de transporte de concreto; Equipamiento y herramientas para la imentación y montaje.

Sistema de profundización utilizando RaiseBorer para chimenea piloto de 2.1 m

Proyecto Pique R. Letts (los primeros 477 m): Los equipos y/o sistemas necesarios considerados en esta Ingeniería fueron:

RaiseBorer Machine; Control de dirección del taladro piloto en el

3 winches de profundización, calculados y diseñados para la capacidad y velocidad de izaje necesarios de Galloway (Jaula/ Plataforma de trabajo,)aquí también se efectúa el calculo de los cables que se emplearan y demás accesorios antirota-

1 Jaula/plataforma de trabajo de cinco

1 Winche de izaje para los baldes de de personal/herramientas y/o

1 Encofrado metálico circular para 4.40 m

1 Compuerta de seguridad para protección del personal de profundización; 1 Sistema de transporte de concreto;


- Equipamiento y herramientas para la cimentación y montaje.

- 1 Scoop de 4.0 yd3 para el carguío a los volquetes de 15 m3 de capacidad para evacuación del rimado del R/BM.

Foto 5: Cryderman – Sistema de profundización Foto 6:Caseta de mando del Cryderman

CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO En lo referente a la profundización propiamente dicha, la búsqueda de una empresa contratista especializada (ECE), con experiencia en este tipo de labor, permitió considerar las siguientes opciones:

� Que la ECE brinde todo lo necesario para la excavación: la ingeniería de profundi-zación, equipamiento y personal especiali-zado, tanto profesional como técnico-operativo;

� Que la ECE proporcione para la excavación: el equipamiento y personal especializado, tanto profesional como técnico-operativo;

� Que la ECE, ofrezcapara la excavación: solo el personal especializado, tanto profesional como técnico-operativo.

Las decisiones que se tomaron fueron las siguientes. Para el Proyecto Pique Jacob Timmers La ECE brindó solo el personal especializado con el aporte solo de los equipos menores; siendoVolcan Compañía Minera/Empresa Administra-dora Chungarla que proporcionó todo el mayor equipamiento y componentes, sea por adquisición de importación o de procedencia nacional o por fabricación, pues convocó la participación de empresas nacionales metal-mecánicas y eléctri-cas quienes nos brindaron el apoyo en la fabricación de algunos equipos y/o componentes como además del montaje propiamente dicho. Asimismo, se convocó a otras empresas para determinados suministros especiales (caso de las estructuras metálicas). Para lo relacionado a la supervisión, se estableció una organización propia de Volcan Compañía Minera/ Empresa Administradora Chungar, efectuándose en gran medida una conjunción de profesionales con experiencia en este tipo de proyecto como asimismo de aquellos que por su capacidad y/o trabajos anteriores, fácilmente podrían asimilar los conocimientos propios de esta especialización. Para el Proyecto Pique RobertoLetts En lo relacionado a la excavación, tanto para el desquinche a sección completa y lo del avance en “ciego”, la decisión ha sido de que la empresa contratista especializada (ECE) efectúe la Ingeniería del Sistema de Profundización, labor que entendemos lo realizó una firma consultora nacional y especializada en piques, y proporcione el equipo necesario para esta labor como además


coloque el personal profesional y técnico-operativo para la ejecución. En el caso de equipamiento, algunos de estos fueron importados, otros adquiridos de proceden-cia o de fabricación nacional donde también han participado empresas nacionales metal-mecánicas y eléctricas. Y en lo concerniente a determinados suministros especiales fue Volcan Compañía Minera los envió a fabricar directamente (casos de las estructuras metálicas). En lo que corresponde a la supervisión, la decisión que se ha optado es que ésta sea asignada a la misma firma consultora nacional y especializada en la construcción de piques. Una mayor flexibilidad en el manejo del personal en cuanto a sus remuneraciones dada la alta especialización requerida y otros aspectos complementarios que pudieran tornarse difícil dada la política establecida por Volcan Compañía Minera, hacen factible tal decisión. CONCLUSIONES El presente artículo se ha desarrollado, tomando como base las experiencias obtenidas en la ejecución de los proyectos Piques J. Timmers y R. Letts. Igualmente debe entenderse de que cada proyecto requiere de un sistema de profundi-zación propio que depende de la ubicación del pique, de las condiciones geológicas y mineras,de los aspectos geomecánicos e hidrogeoló-gicos,como también de la infraestructura que se tiene o se tenga que construir e indudablemente de las facilidades operativas propias de cada Unidad Minera. Por lo tanto, el siguiente paso fundamental, que forma parte de una decisión gerencial para asegurar el éxito de cada proyecto, es disponer la evaluación de las alternativas de profundización(trade off) y la determinación de la estrategiaadecuada para efectuar los trabajos de construcción del pique, los que deben efectuarsecon base al análisis riguroso de los recursos disponibles, equipamiento necesario, lo que permitirá el necesario desarrollo de la ingeniería del sistema de profundización. Un aspecto a relevar dentro de las decisiones a tomar, es en cuanto a los costos involucrados en cada alternativa de profundización; sin embargo,más allá de ello, y que está plenamente inmerso en el impacto económico, son los referidos a los tiempos de ejecución de cada una de éstas, su real cumplimiento permitirá los

ahorros significativos de los costos de la operación minera, razón de ser del proyecto en sí. E igualmente, los retrasos en la profundización involucrarán inversiones adicionales no solo por este mayor tiempo de ejecución sino además mayores costos debido a los gastos generales requeridos por las empresas contratistas especializadas por dicho periodo de tiempo, que son las ejecutoras del proyecto. Un aspecto que es importante hacer hincapié, es la disposición de Volcan Compañía Minera de emplear un equipamiento de alta tecnología por primera vez en el Perú para la Industria Minera, una decisión gerencial que permitió tener la exactitud y precisión requerida para el sistema de profundización seleccionado (30 cm en una longitud de 477 m para el caso del Proyecto pique R. Letts). La gestión adecuada, dada las demás decisiones gerenciales para el sistema de profundización, ya en su construcción, y que fueron tomadas, está demostrando que los objetivos y metas han estado alcanzándose, dado que se han aplicado criterios establecidos y basados en una planificación y desarrollo de la Ingeniería que se aúna al “knowhow” del equipo de trabajo que participa en estos proyectos. Creemos firmemente, que por lo expuesto en esta parte de los proyectos, todo lo relacionado al sistema de profundización dentro de lo que es un sistema integral de izaje, es posible su aplicación; por lo tanto, los piques que se tengan que construir en las diferentes empresas mineras que se ubican el Perú tendrán un desarrollo adecuado y exitoso en la ejecución de sus proyectos. Finalmente tengamos la seguridad, por lo que estamos demostrando, que los peruanos somos capaces de realizar una Ingeniería de nivel mundial y el empleo de una alta tecnología para el desarrollo de estos proyectos. REFERENCIAS 1. E. Zelaya y L. A. Martínez, Planeamiento

Integral para la ejecución del proyecto Pique J. Timmers, 8vo. Congreso Nacional de Minería, Trujillo-Perú, (octubre 2010).

2. D. Córdova, Informe geomecánico del Proyecto Pique J. Timmers – 1er. tramo, (noviembre 2009).


3. D. Córdova, Informe geomecánico del Proyecto Pique J. Timmers – 2do tramo, (octubre 2010).

4. J. Tovar/Hydrogeo S.A.C., Informe

hidrogeológicodebajo del Nv. 310 – Proyecto Pique J. Timmers, (octubre 2010).

5. D. Córdova, Informe del re-análisis

geomecánico del Proyecto Pique R. Letts – 1ra. fase, (junio 2010).

6. D. Córdova, Informe geomecánico del Proyecto Pique R. Letts – 2da. Fase (febrero 2012).

7. J. Tovar/ Hydrogeo S.A. C., Informe

hidrogeológico debajo de Nv. 1000 – Proyecto Pique R. Letts, (Marzo 2012).

8. Gyro/data Inc, www.gyrodata.com,

Planificación precisa de Pozos– Proyecto Pique R. Letts, (mayo 2011).

ALTERNATIVAS DE PROFUNDIZACIÓN Y EL “TRADE OFF”

Zelaya & Martínez,




SECUENCIA CONSTRUCTIVA

Zelaya & Martínez,

SECUENCIA CONSTRUCTIVA DEL SISTEMA DE PROFUNDIZACION EN “CIEGO”


DEL SISTEMA DE PROFUNDIZACION EN “CIEGO”

SECUENCIA CONSTRUCTIVA DEL SISTEMA DE PROFUNDIZACIO N CHIMENEA PILOTO EFECTUADA CON RAISER BORER MACHINE (RB/M)

Zelaya & Martínez,

SECUENCIA CONSTRUCTIVA DEL SISTEMA DE PROFUNDIZACIO N CHIMENEA PILOTO EFECTUADA CON RAISER BORER MACHINE (RB/M)


SECUENCIA CONSTRUCTIVA DEL SISTEMA DE PROFUNDIZACIO N UTILIZANDO CHIMENEA PILOTO EFECTUADA CON RAISER BORER MACHINE (RB/M)


Cuadro N° 1

Parcial Sub-Total Total

Primera Etapa: 755 10,586 7,992,476

Primera Fase: Raise Borer/Chim piloto + desquinche ml 472 10,278 4,851,176

A. Excavación** 3,673,262

Taladro piloto con control direccional ml 477 530 252,810

Rimado a 2.1 m ml 469 450 210,852

Desquinche a 5.00 m de diámetro ml 472 6,800 3,209,600

B. Tiempo de ejecución

Taladro piloto con control direccional 10.0 ml/día mes 1.59

Rimado a 2.1 m 20.0 ml/día mes 0.78

Desquinche a 5.00 m de diámetro 80.0 ml/mes mes 5.90

C. Gastos Generales y Utilidad 1,177,914

Tal pi loto c/control direcc + Rimado 25% 115,916

Desquinche a 5.00 m de diámetro 33.09% mes 5.90 180,000 1,061,999

Segunda Fase: Avance en "ciego" a 5.0 m de diámetro ml 283 11,100 3,141,300

A. Excavación 2,122,500

Avance en ciego a 5.00 m de diámetro ml 283 7,500 2,122,500

B. Tiempo de ejecución

Avance en ciego a 5.00 m de diámetro 50.0 ml/mes mes 5.66

C. Gastos Generales y Utilidad 1,018,800

Avance en ciego a 5.00 m de diámetro 48.00% mes 5.66 180,000 1,018,800

** No incl uye revesti miento de concreto ni estructuras meta l i cas para el set de pique (mano de obra y materi al es )

Nota : Un rimado a 5.0 m de diámetro completo, puede llegar a incremetar el precio unitario casi en 100%, pues emplea un equipo de R/BM de mayor capacidad

y para el rimado utiliza una "piña" especial, siendo su avance mas lento.

SISTEMAS DE PROFUNDIZACIÓNPROYECTO PIQUE R. LETTS - U. M. ANDAYCHAGUA- U.P. YAULI

PRECIOS UNITARIOS REFERENCIALES - 2011

Detalles Standard Cantidad US$/unidUS$

Unidad


LA INGENIERÍA DEL SISTEMA DE PROFUNDIZACIÓN

Figura 11: Plano del balde utilizado para la profundización



Figura 12: Plano del sistema de izaje utilizado para la profundización



Figura 13: Plano del sistema de descarga de los baldes utilizado para la profundización


Nota de agradecimiento : A los Ings. Teodoro Benites, Rubén Vereau, Ángel Quispe y Sr. Felipe Bellido quienes colaboraron en la edición del presente artículo.

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