Tesis - Fabian Lazo Oct 2013 Final

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS

ANLISIS DE PARMETROS DE ENTRADA PARA FUTURA

METODOLOGA DE DISEO DE PUNTOS DE EXTRACCIN

EMPLAZADOS EN ROCA PRIMARIA EN PANEL CAVING,

CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE.

JOS FABIN LAZO LEANDRO

Santiago Chile

2013

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS

ANLISIS DE PARMETROS DE ENTRADA PARA FUTURA

METODOLOGA DE DISEO DE PUNTOS DE EXTRACCIN

EMPLAZADOS EN ROCA PRIMARIA EN PANEL CAVING,

CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE.

JOS FABIN LAZO LEANDRO

Profesor Gua: Patricio Cavieres Rojas Tutor Divisin: Alejandro Muoz Joo

David Cuello

Trabajo de Titulacin presentado en

conformidad a los requisitos para obtener

el Ttulo de Ingeniero Civil en Minas.

Santiago Chile

2013

i

TABLA DE CONTENIDOS

TABLA DE CONTENIDO i

INDICE DE TABLAS viii

INDICE DE FIGURAS x

RESUMEN xv

CAPTULO 1

ANTECEDENTES GENERALES DEL ESTUDIO

1.1 INTRODUCCIN 1

1.2 OBJETIVOS 2

1.3 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO 2

1.4 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL ESTUDIO 3

1.5 METODOLOGA DE TRABAJO 5

CAPTULO 2

ANTECEDENTES GENERALES MINA EL TENIENTE

2.1 INTRODUCCIN 6

2.2 ANTECEDENTES HISTORICOS 6

2.3 UBICACIN Y CLIMA 9

2.4 GEOLOGA Y TIPO DE YACIMIENTO 10

2.4.1 Gnesis del Yacimiento 10

2.4.2 Geologa Local 11

2.4.3 Geologa del yacimiento 13

2.4.4 Tipo de yacimiento 14

2.4.5 Geometra del yacimiento 15

2.4.6 Litologa presente en Mina El Teniente 15

2.4.6.1 Complejo Mfico El Teniente (CMET) 16

2.4.6.2 Unidades de prfidos flsicos 16

2.4.6.3 Unidades de brechas 17

2.4.7 Alteracin y Mineralizacin 18

2.4.7.1 Alteracin Hipgena 19

ii

2.4.7.2 Alteracin Suprgena 20

2.4.7.3 Mineralizacin de Cobre 20

2.5 RECURSOS GEOLGICOS Y RESERVAS MINERAS 22

2.6 SECTORES PRODUCTIVOS MINA 23

2.6.1 Sectores productivos en operacin 24

2.6.2 Sectores productivos futuros 26

2.7 GEOTECNIA 27

2.7.1 Clasificacin Geotcnica del Macizo Rocoso 28

2.7.2 Clasificacin de Estructuras Geolgicas 29

2.7.2.1 Estructuras Maestras 31

2.7.2.2 Estructuras Intermedias y Mayores 32

2.7.2.3 Estructuras Menores 32

2.7.3 Propiedades fsicas de las rocas. 35

CAPTULO 3

MTODOS DE EXPLOTACIN EN ROCA PRIMARIA

3.1 INTRODUCCIN 39

3.2 PANEL CAVING 39

3.3 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO CONVENCIONAL 45

3.3.1 Secuencia operacional 45

3.3.2 Estado Tensional 46

3.4 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO 47



3.5 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO 49



3.6 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO AL LMITE 52



iii

CAPTULO 4

OBRAS CIVILES EN LOS PUNTOS DE EXTRACCIN

4.1 EVOLUCIN HISTRICA DE LOS PUNTOS DE EXTRACCIN CON MARCO DE ACERO

54

4.1.1 Gnesis de los Puntos de Extraccin 54

4.1.2 Etapas de la evolucin de los diseos de puntos de extraccin 56

4.1.2.1 Etapa 1: Periodo 1980-1984 56

4.1.2.2 Etapa 2: periodo 1985-1986 57

4.1.2.3 Etapa 3: periodo 1986 - 1990 59

4.1.2.3.1 Causa de deterioro 1: Desgaste de visera de roca 59

4.1.2.3.2 Causa de deterioro 2: Abutmet stress 60

4.1.3 Comentarios finales sobre evolucin de diseos de PE 61

4.2 TIPOS DE OBRAS CIVILES UTILIZADAS EN PUNTOS DE EXTRACCIN 62

4.2.1 Marcos de acero Hormigonados. 62

4.2.2 Bvedas de hormign armado. 68

4.2.3 Comparacin de los tipos de obras civiles en puntos de extraccin 72

CAPTULO 5

METODOLOGA ACTUAL DE CLCULO DE CARGA PARA EL DISEO DE PUNTOS DE EXTRACCIN

5.1 INTRODUCCIN 74

5.2 BASE CONCEPTUAL DEL PROBLEMA 74

5.3 CLASIFICACIN DE LA CONDICIN DE LA ROCA 76

5.4 METODOLOGIA DE CLCULO DE CARGA 78

5.5 EJEMPLO DE CLCULO DE CARGA 79

5.6 COMENTARIOS FINALES SOBRE METODOLOGA ACTUAL 80

CAPTULO 6

ANALISIS DE ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE EL PUNTO DE EXTRACCON

6.1 INTRODUCCIN 82

6.2 MODELAMIENTO NUMRICO 3D 82

iv

6.2.1 Estrategia de modelamiento numrico 83

6.2.2 Herramientas de modelamiento numrico 84

6.2.3 Discretizacin numrica 85

6.2.4 Clculo de error 85

6.2.5 Modelo constitutivo y propiedades de los modelos 86

6.3 ESFUERZOS PRINCIPALES CON RESPECTO A LA DISTANCIA AL FRENTE DE HUNDIMIENTO

88

6.4 MODELAMIENTO NUMRICO 2D 90

6.4.1 Propiedades de Host Material 91

6.4.2 Definicin de tipo de malla para el modelo 91

6.4.3 Parmetros de entrada para la construccin modelo numrico 2D 93

6.4.4 Resultado de Esfuerzos 2D en seccin transversal de galera zanja 94

6.4.5 Modelamiento numrico de PE ubicado en Zona de Preminera 97

6.4.6 Modelamiento numrico de PE ubicado en Zona de Transicin 99

6.4.7 Modelamiento numrico de PE ubicado inmediatamente bajo el Frente de Hundimiento 101

6.5 DAOS OBSERVADOS EN BVEDAS DE MINA PILAR NORTE 103

COMENTARIOS FINALES SOBRE ESFUERZOS INDUCIDOS EN EL PUNTO DE EXTRACCIN

104 6.6

CAPTULO 7

ANALISIS DEL IMPACTO DE LA TRONADURA DE INCORPORACION DE LA BATEA SOBRE EL PUNTO DE EXTRACCIN

7.1 INTRODUCCIN 105

7.2 VIBRACIONES DE ONDA PRODUCTO DE LA TRONADURA 106

7.2.1 Tipos de ondas en vibraciones

106

7.2.2 Velocidad de Propagacin de onda

108

7.2.3 Uso de gefonos para el monitoreo de vibraciones

108

7.2.4 Acoplamiento de ondas

110

7.3 MODELO DE VIBRACIONES PARA EL CAMPO CERCANO 111

7.3.1 Modelo general de vibraciones

111

v

7.3.2 Modelo de campo cercano de Holmberg & Persson

112

7.4 VELOCIDAD DE PARTCULA CRTICA PPVc 115

7.4.1 Marco Terico

115

7.4.2 PPVc en visera de roca y hormign de punto de extraccin 117

7.5 ESTIMACIN DE DAOS ASOCIADOS A TRONADURA DE INCORPORACIN DE BATEA

118

7.5.1 Diseo de tronadura de bateas

118

7.5.2 Modelamiento tronadura de incorporacin de batea en Mina Pilar NorteNorte 121

7.5.3

Medicin de vibraciones en tronadura de incorporacin de batea en Mina 4 Sur 123

7.6 OBSERVACIONES FINALES CON RESPECTO A VIBRACIONES SOBRE PUNTOS DE EXTRACCIN

125

CAPITULO 8

ANLISIS DEL IMPACTO DE LA GEOMETRA DE LA BATEA SOBRE EL PUNTO DE EXTRACCIN

8.1 INTRODUCCIN 127

8.2 GEOMETRA DE LA BATEA 128

8.2.1 Geometra de la Batea para Hundimiento Convencional 128

8.2.2 Geometra de la Batea para Hundimiento Avanzado 129

8.3 SISTEMAS ESTRUCTURALES 131

8.3.1 Sistemas estructurales Mina Esmeralda 132

8.3.2 Sistemas estructurales Mina Reservas Norte 134

8.4 INESTABILIDADES GEOTCNICAS CON TOTAL CONTROL ESTRUCTURAL 135

8.4.1 Deslizamiento plano 135

8.4.2 Deslizamiento en cuas 137

8.5 HERRAMIENTAS PARA ESTIMAR INESTABILIDADES POR TOTAL CONTROL

ESTRUCTURAL EN VISERA DE ROCA SOBRE UN PUNTO DE EXTRACCIN

138

8.6 EVALUCIN GEOMTRICA DE BATEAS EN MINA RESERVAS NORTE 140

8.6.1 Estimacin de formacin de deslizamientos en cuas en Mina Reservas Norte 140

8.6.1.1 Anlisis de formacin de deslizamientos en cua a raz del cambio

de variante de hundimiento en Sector Patilla 140

vi

8.6.1.2

Anlisis de formacin de deslizamientos en cua a raz del cambio en orientacin galera zanja en Sector Patilla

142

8.6.1.3 Anlisis de formacin de deslizamientos en cua en sector Cabeza 144

8.6.2 Estimacin de formacin de deslizamientos planos en Mina Reservas Norte 146

8.6.2.1

Anlisis de formacin de deslizamientos planos a raz del cambio de variante de hundimiento en Sector Patilla

146

8.6.2.2

Anlisis de formacin de deslizamientos planos a raz del cambio en orientacin de calles en Sector Patilla

148

8.6.2.3 Anlisis de formacin de deslizamientos planos en sector Cabeza 149

8.7 EVALUACIN GEOMTRICA DE BATEAS EN MINA ESMERALDA 150

8.7.1 Estimacin de formacin de deslizamientos en cuas en Mina Esmeralda 150

8.7.2 Estimacin de formacin de deslizamientos planos en Mina Esmeralda 151

8.8 OBSERVACIONES FINALES CON RESPECTO A LA FORMACION DE INESTABIIDADES CON CONTROL ESTRUCTURAL EN VISERA

153

CAPTULO 9

DESGASTE DE VISERA DE ROCA ASOCIADA AL FLUJO DE MINERAL EXTRAIDO EN PUNTOS DE EXTRACCIN

9.1 INTRODUCCIN 155

9.2 LEVANTAMIENTO DE DATOS 156

9.2.1 Levantamiento sector Teniente 4 Sur 158

9.2.2 Levantamiento sector Ten Sub-6 / Reservas Norte 159

9.2.3 Levantamiento sector Esmeralda 160

9.3 METODOLOGA DE OBTENCIN DE CURVAS DE DESGASTE DE VISERA 161

9.3.1 Filtro de datos para curva de desgaste de visera 161

9.3.2 Ejemplo de obtencin de curva de desgaste de visera 162

9.4 DESGASTE DE VISERA DE ACUERDO A LA VARIANTE DE HUNDIMIENTO 166

9.5 DESGASTE DE VISERA DE ACUERDO A LA OBRA CIVIL 167

9.6 OBSERVACIONES FINALES DE ACUERDO AL DESGASTE DE VISERA 169

vii

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

Conclusiones 170

Recomendaciones 174

REFERENCIAS 177

viii

NDICE DE TABLAS

Tabla 2 - 1 Recursos Geolgicos 22

Tabla 2 - 2 Reservas mineras 22

Tabla 2 - 3 Horizonte productivo de operaciones actuales y proyectos futuros en

Mina El Teniente

24

Tabla 2 - 4 ndice de calidad de Macizo Rocoso, Mina El Teniente a Cota 2190

m.s.n.m

29

Tabla 2 - 5 Clasificacin de las Estructuras, sobre la base de su persistencia 30

Tabla 2 - 6 Clasificacin Estructuras Maestras Mina El Teniente 31

Tabla 2 - 7 Clasificacin Estructuras Mayores Mina El Teniente 32

Tabla 2 - 8 Propiedades Geotcnicas Roca Intacta para litologa presente en Mina

El Teniente

36

Tabla 2 - 9 Propiedades Geotcnicas Macizo Rocoso para litologa presente en

Mina El Teniente

37

Tabla 3 - 1 Sectores productivos en Mena Primaria 44

Tabla 4 - 1 Dao sobre marcos de acero durante el periodo 1982 - 1986 58

Tabla 4 - 2 Dao sobre marcos de acero durante el perodo 1987 - 1992 60

Tabla 4 - 3 Clasificacin de hormigones por resistencia a compresin, empleados

en la construccin de marcos de acero hormigonados

66

Tabla 4 - 4 Propiedades mecnicas para mallas electrosoldadas 67

Tabla 4 - 5 Descripcin de algunos tipos de mallas electrosoldadas 67

Tabla 4 - 6 Cubicacin del hormign empleado en el hormigonado de zapatas,

muros y corona

70

Tabla 4 - 7 Propiedades mecnicas para el acero de refuerzo para hormign 70

Tabla 4 - 8 Caractersticas del acero en armadura y pernos de anclaje a emplear 70

Tabla 4 - 9 Comparacin de elementos que conforman los tipos de obras civiles 73

Tabla 5 - 1 Clasificacin de roca y formulacin emprica de clculo de altura de

carga de roca Hp segn a metodologa de Terzaghi

76

Tabla 6 - 1 Propiedades de roca intacta CMET utilizados en el modelo numrico

2D mediante software Phase2 (a)

91

Tabla 6 - 2 Parmetros de entrada para la construccin para los modelos 92

ix

numricos en 2D mediante software Phase2 (b)

Tabla 6 - 3 Parmetros de entrada para la construccin para los modelos

numricos en 2D mediante software Phase2

93

Tabla 6 - 4 Esfuerzos principales 3D para sector productivo Pilar Norte 95

Tabla 6 - 5 Esfuerzos principales 2D en seccin de galera zanja para sector

productivo Pilar Norte

96

Tabla 6 - 6 Condicin de esfuerzos principales 2D en Zona Preminera; a 70

metros del frente de hundimiento

97

Tabla 6 - 7 Condicin de esfuerzos principales 2D en Zona de Transicin; a 20

metros del frente de hundimiento

97

Tabla 6 - 8 Condicin de esfuerzos principales 2D en lmite Zona Transicin y

Zona de relajacin, inmediatamente bajo el frente de hundimiento

101

Tabla 7- 1 Estimacin de Velocidad de Partcula Crtica (PPVc) 117

Tabla 7- 2 Estimacin de PPV para criterio de dao esperado de Holmberg &

Persson

118

Tabla 7- 3 Ficha tcnica de Bateas Mina Teniente 4 Sur 119

Tabla 7- 4 Ficha tcnica de Bateas Mina Pilar Norte 120

Tabla 8 - 1 Propiedades geomtricas de la visera de roca para Hundimiento

Convencional

129

Tabla 8 - 2 Propiedades geomtricas de la visera de roca para Hundimiento

Avanzado

130

Tabla 8 - 3 Principales Dominios estructurales presentes en Mina Esmeralda 133

Tabla 8 - 4 Set estructurales en RENO (Hw) 134

Tabla 8 - 5 Set estructurales en RENO (Fw) . 134

x

NDICE DE FIGURAS

Figura 2 - 1 Esquema de ubicacin geogrfica Mina El Teniente 9

Figura 2 - 2 Geologa regional Mina El Teniente 13

Figura 2 - 3 Modelo litolgico yacimiento El Teniente, cota 2284 m.s.n.m 18

Figura 2 - 4 Sectores productivos actuales y proyectos Divisin El Teniente 23

Figura 2 - 5 Problemas geotcnicos asociados a tipos de estructuras 31

Figura 2 - 6 El enrejado de vetillas (Stockwork), en A y B, tpico en andesita primaria 33

Figura 2 - 7 Estructura escalonada/cizallada 33

Figura 3 - 1 Sectores del macizo rocoso explotado por Panel Caving 43

Figura 3 - 2 Secuencia operacional Panel Caving Hundimiento Convencional 45

Figura 3 - 3 Estado Tensional Panel Caving Convencional 46

Figura 3 - 4 Secuencia operacional Panel Caving Hundimiento Previo 47

Figura 3 - 5 Estado tensional para Panel Caving con Hundimiento Previo 48

Figura 3 - 6 Secuencia operacional Panel Caving Hundimiento Avanzado 49

Figura 3 - 7 Estado tensional para Panel Caving con Hundimiento Avanzado 51

Figura 3 - 8 Secuencia operacional de Panel Caving Avanzado al Lmite 52

Figura 3 - 9 Estado tensional para Panel Caving con Hundimiento Avanzado Al Lmite 54

Figura 4 - 1 Punto de extraccin con 7 Marcos de Acero; Periodo 1980 1984 57

Figura 4 - 2 Punto de extraccin con 5 Marcos de Acero; Periodo 1985 1986 59

Figura 4 - 3 Punto de extraccin con 3 Marcos de Acero; Periodo 1986-1990 61

Figura 4 - 4 Vista frontal del diseo de puntos de extraccin empleando como obra

civil marcos de Acero Hormigonados

63

Figura 4 - 5 Armadura de muros. Destaca la malla electro soldada, estribos y pernos

de anclaje

64

Figura 4 - 6 Pernos de anclaje inclinados a 45 con respecto al plano del Marco de

Acero

64

Figura 4 - 7 Vista isomtrica de arriostramiento entre Marcos de Acero 65

Figura 4 - 8 Vista isomtrica de los marcos de acero y sus correspondientes pernos de

fijacin

65

Figura 4 - 9 Vista frontal tpica de un punto de extraccin construido con Bveda de

Hormign Armado. (Medidas en mm)

68

Figura 4 - 10 Elevacin lateral Bveda de Hormign Armado 69

Figura 4 - 11 Armaduras empleadas en la construccin de Bvedas de Hormign 72

xi

Armado

Figura 5 - 1 Diagrama simplificado que representa el movimiento de roca suelta hacia

un tnel y la transferencia de carga a roca circundante

75

Figura 6 - 1 Filosofa de Modelamiento 83

Figura 6 - 2 Esquema de Estrategia de Modelamiento 84

Figura 6 - 3 Vista de Modelo numrico generado en Map 3D para el nivel de

produccin de Mina Pilar Norte

88

Figura 6 - 4 Acercamiento del sector de inters del modelo numrico realizado para el

Nivel de produccin de Mina Pilar Norte.

89

Figura 6 - 5 Grfico de esfuerzos principales S1, S2 y S3 en el sector de inters de

acuerdo de la distancia al frente de hundimiento

90

Figura 6 - 6 Malla graduada de 6 nodos triangulares, con 1727 elementos y 3489

nodos

92

Figura 6 - 7 Geometra del punto de extraccin para del modelo numrico mediante el

uso de software Phase2

93

Figura 6 - 8 Acercamiento a geometra punto de extraccin para del modelo numrico

mediante el uso de software Phase2

94

Figura 6 - 9 Orientacin de esfuerzos principales P, Q y Z sobre galera zanja. 95

Figura 6 - 10 Grfico de Envolvente de Falla Macizo Rocoso Pilar Norte y esfuerzos

principales en Caja y Acodamiento en puntos de extraccin expuestos a

esfuerzos in situ en zona de Preminera

97

Figura 6 - 11 Representacin de deformacin plstica en puntos de extraccin

expuestos a esfuerzos in situ en zona de Preminera.

98



Abutment Stress en zona de Transicin

99


expuestos a Abutment Stress en zona de Transicin

100



bajos esfuerzos en zona de relajacin

101


expuestos a bajos esfuerzos en zona de Relajacin

102

Figura 6 - 16 Daos observados en acodamiento y caja en Bveda de Hormign 103

xii

Armado sin conexin de zanja en Mina Pilar Norte.

Figura 7 - 1 Esquema de propagacin de ondas al macizo rocoso a partir de la

tronadura de incorporacin de batea

105

Figura 7 - 2 Variacin del movimiento de partcula con el tipo de onda. a) Onda de

compresin P, b) Onda de corte S, c) Ondas de Rayleigh R

107

Figura 7 - 3 Arreglo triaxial de gefonos 109

Figura 7 - 4 Propagacin de ondas y su medicin en al arreglo triaxial de gefonos 109

Figura 7 - 5 Monitoreo y anlisis de vibraciones tpicas 110

Figura 7 - 6 Esquema de distancia r con respecto al largo de los tiros para la ecuacin

de campo cercano desarrollada por Holmberg & Persson (1979).

112

Figura 7 - 7 Esquema geomtrico utilizado para dar sustento al modelo de campo

desarrollado por Holmberg & Persson (1979)

113

Figura 7 - 8 Esquema geomtrico utilizado para dar sustento al modelo de campo

desarrollado por Holmberg & Persson (1979). (Continuacin)

114

Figura 7 - 9 Diseo de barrenadura de bateas para Mina Teniente 4 Sur 119

Figura 7 - 10 Diseo de barrenadura de bateas para Mina Pilar Norte 120

Figura 7 - 11 Simulacin de tronadura y distribucin de PPV en Batea utilizada en la

variante de Hundimiento Avanzado mediante el uso del software

JKSimblast para el modelo de campo cercano Holmberg & Persson (H&P)

122

Figura 7 - 12 Ubicacin del gefono triaxial en nivel produccin de Mina 4 123

Figura 7 - 13 Registro de ondas radial (arriba), transversal (intermedio) y vertical (abajo) 124

Figura 7 - 14 Suma vectorial de ondas radial, transversal y vertical 124

Figura 8 - 1 Vista de perfil longitudinal a la calle zanja de la Batea Hexagonal para

variante de Hundimiento Convencional

129

Figura 8 - 2 Vista de perfil longitudinal a la calle zanja de la Batea tipo Esmeralda

para variante de Hundimiento Avanzado

130

Figura 8 - 3 Zonificacin de los dominios estructurales presentes en el rea

comprometida por los bloques 1, 2 y 3 de Mina Esmeralda

132

Figura 8 - 4 Planta litolgica del Nivel de hundimiento en Mina Reservas Norte,

representacin lado cabeza (HW) y patilla (FW).

134

Figura 8 - 5 Vista en planta del esquema de ocurrencia de deslizamientos planos

sobre la visera.

135

Figura 8 - 6 Vista de perfil del esquema de ocurrencia de deslizamientos planos sobre

la visera

135

xiii

Figura 8 - 7 Vista en planta del esquema de ocurrencia de cuas sobre la visera 137

Figura 8 - 8 Vista de perfil del esquema de ocurrencia de cuas sobre la visera 137

Figura 8 - 9 Representacin grfica de viseras opuestas de una misma batea 139

Figura 8 - 10 Estimacin del tonelaje de cuas formadas en una variante H.

Convencional y H. Avanzado para mina Reservas Norte lado FW

141

Figura 8 - 11 Estimacin del % que representa la cua en la visera para variante H.

Convencional y H. Avanzado para mina Reservas Norte lado FW

141

Figura 8 - 12 Estimacin del tonelaje de cuas formadas en variante de H. Avanzado en

mina Reservas Norte lado FW

142

Figura 8 - 13 Estimacin del % que representa la cua en la visera para variante de H.

Avanzado para mina Reservas Norte lado FW

143

Figura 8 - 14 Estimacin del tonelaje de cuas formadas en variante de H. Avanzado en

mina Reservas Norte lado HW

144

Figura 8 - 15 Estimacin del % que representa la cua en la visera para variante de H.

Avanzado en mina Reservas Norte lado HW

145

Figura 8 - 16 Estimacin del tonelaje de deslizamientos planos de acuerdo al cambio de

variante de hundimiento en mina Reservas Norte Sector Patilla

147

Figura 8 - 17 Estimacin del % que representa el deslizamiento plano en la visera de

acuerdo al cambio de variante de hundimiento en mina Reservas Norte

Sector Patilla

147

Figura 8 - 18 Estimacin del tonelaje de deslizamientos planos de acuerdo al cambio en

orientacin de calles en Mina Reservas Norte Sector Patilla

148

Figura 8 - 19 Estimacin del % que representa el deslizamiento plano en la visera a

partir del cambio en orientacin de calles en Mina Reservas Norte Sector

Patilla

149

Figura 8 - 20 Estimacin del tonelaje de cuas presentes en Mina Esmeralda 150

Figura 8 - 21 Estimacin del % que representa la cua en la visera en Mina Esmeralda 151

Figura 8 - 22 Estimacin del tonelaje de deslizamientos planos presentes en Mina

Esmeralda.

152

Figura 8 - 23 Estimacin del % que representan los deslizamientos planos en la visera

en Mina Esmeralda

152

Figura 9 - 1 Esquema de desgaste de visera de roca por el flujo de mineral extrado 156

Figura 9 - 2 Esquema de punto de extraccin utilizado para el levantamiento de datos

en terreno

157

Figura 9 - 3 Zonificacin de puntos de extraccin levantados en mina Ten-4 Sur 158

xiv

durante los aos 1998-2001 y ao 2007

Figura 9 - 4 Zonificacin de puntos de extraccin levantados en mina Reservas Norte

durante el ao 2006 y ao 2007

159

Figura 9 - 5 Zonificacin de puntos de extraccin levantados en mina Esmeralda

durante el ao 2007

160

Figura 9 - 6 Esquema de metodologa para la obtencin de grficos Tonelaje vs

Desgaste de visera

161

Figura 9 - 7 Grfico de Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para el

Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Se aprecian los valores

obtenidos de la base de datos. No se han aplicado los filtros

162


Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Se aprecian los valores a utilizar

luego que se han aplicado los filtros

163


Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Se aplican lneas de tendencia

lineal y logartmica

163


Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Definicin de 8 intervalos de 23

datos cada uno, obteniendo un valor medio en cada tramo. Se aplican

lneas de tendencia lineal y logartmica

164


Sector Ten Sub-6/ Reservas Norte. Se muestra que la lnea de tendencia

logartmica es la que mejor se ajusta a los valores propuestos

165

Figura 9 - 12 Grafico del Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para los

sectores Ten-4 Sur, RENO y Esmeralda para puntos con fortificacin con

marcos de acero y visera de roca

166

Figura 9 - 13 Ubicacin de puntos de extraccin diseados con marcos de acero

hormigonado o con bveda de hormign armado

167

Figura 9 - 14 Grfico del Desgaste de visera en puntos de extraccin v/s Tonelaje

extrado (Tonelaje extrado

xv

RESUMEN

El estudio realizado corresponde a una mejora con respecto a la actual metodologa de diseo de

puntos de extraccin utilizada en Divisin El Teniente (DET). ste se presenta como una

innovacin en el anlisis de aquellos parmetros que dicha metodologa no contempla. Entre los

parmetros evaluados se encuentran los esfuerzos inducidos sobre el punto de extraccin, la

tronadura de incorporacin de batea, el desgaste de visera de roca producto del impacto y

abrasin provocado por el flujo de mineral extrado y finalmente la presencia de inestabilidades

con control estructural en la visera de roca. El anlisis de estas variantes est orientado al mtodo

de explotacin Panel Caving con sus variantes Hundimiento Convencional y Hundimiento

Avanzado.

Se ha realizado un anlisis de acuerdo a un modelo numrico para establecer el impacto que

generan los esfuerzos inducidos. El resultado de este estudio indica que es factible predecir de

manera correcta la ubicacin del dao de acuerdo a la deformacin plstica estimada del macizo

rocoso circundante al punto de extraccin la cual coincide plenamente con la ubicacin del dao

en la obra civil levantado en terreno. El tomar en consideracin la ubicacin de estas

deformaciones permitira tomar medidas que vayan orientadas a prolongar la vida til de aquellos

puntos de extraccin que por su variante de hundimiento, esfuerzos insitu u orientacin de calles

estn propensos a estar ms expuestos a esfuerzos inducidos de mayor magnitud en Divisin El

Teniente (DET).

En DET se han realizado simulaciones de tronadura de batea para estimar el impacto de sta

sobre un punto de extraccin basados en el criterio de dao de H&P1.

Estas simulaciones

presentan valores de PPV2 superior a 600 [mm/s] sobre la visera de roca y entre 150 - 600 [mm/s]

sobre el punto de extraccin entre Los cuales son suficientes para crear nuevas fracturas en la

visera y extender fracturas existentes en el Hormign H30. Por otro lado, gracias al uso de

gefonos triaxiales, se han registrado valores de PPV del orden de 750 [mm/s] que tericamente

permiten crear nuevas facturas en el hormign H30. A partir de estas simulaciones y registro de

vibraciones se recomienda promover un alto grado de control de la tronadura con respecto al

largos y desviaciones de perforaciones de tiros y el uso de detonadores electrnicos que vayan

orientados a evitar el acople de ondas de los disparos de apertura de batea

1 Holmberg & Persson

2 Peak Particle Velocity

xvi

El anlisis de formacin de inestabilidades con control estructural indica que en la variante de H.

Convencional es la que genera cuas y deslizamientos planos de mayor magnitud y de mayor

proporcin en relacin a la magnitud de la visera versus las ocurridas en la variante de H.

Avanzado. Por otro lado, se estableci que la orientacin de la galera zanja cumple un rol

fundamental a la hora de formar estas inestabilidades. Otro asunto importante a mencionar tiene

relacin con la ubicacin de las inestabilidades, pues se logr comprobar que stas tienden a

ocurrir solo en una de las viseras opuestas en una misma batea. Esto ocurre porque a partir de la

orientacin de las estructuras presentes en el sector, si en una de las viseras se forma la

inestabilidad, en la otra las estructuras tienden a empotrarse, lo que se traduce en que all no se

generan las condiciones necesarias para la formacin de estas inestabilidades. Al ser ste un

anlisis terico, debe ser validado con la evidencia de terreno. Por lo tanto se recomienda realizar

una campaa de levantamiento y seguimiento en detalle del estado de las bateas en los sectores

modelados, sin prejuicio de lo anterior tambin se recomienda realizar una reevaluacin del

sistema de fortificacin con cables en viseras, el cual es estndar para todos los sectores e

independiente de la geometra de la batea, orientacin del layout y de los sistemas estructurales

presentes en el sector.

En relacin al desgaste de visera, los resultados indican que aquellos sectores donde se incorpora

la batea antes del paso del frente de hundimiento (H. Convencional) tienen un desgaste de visera

ms acelerado que aquellos que ocurren en sectores donde se incorpora la batea despus del

paso del frente de hundimiento (H. Previo o H. Avanzado). En el primer caso, el desgaste de 1.5

[m] se genera aproximadamente a las 40.000 toneladas, no as en el segundo caso, donde el

mismo desgaste es alcanzado recin a las 180.000 toneladas. Por otro lado, con respecto a la obra

civil utilizada, indican que es la bveda de hormign armada la que se comporta de mejor forma

versus los marcos de acero hormigonados, pues la primera slo se degasta 1 [m] en los primeros

60.000 [t], mientras que la segunda alcanza 1.3 [m] de desgaste al mismo tonelaje.

Finalmente, como se ha podido evidenciar en el anlisis, cada punto de extraccin est inmerso en

condiciones particulares tanto en su condicin de esfuerzos insitu, sistemas estructurales

presentes en el sector, orientacin de galeras y variante de hundimiento utilizada. Por lo tanto, se

recomienda caracterizar y evaluar cada sector donde se emplazar el punto de extraccin de

acuerdo a los parmetros analizados en este trabajo, con la finalidad de transitar a un diseo

particular y especfico de puntos de extraccin ajustado a las necesidades que el entorno

demandar.

1

CAPTULO 1

ANTECEDENTES GENERALES DEL ESTUDIO

1.1 INTRODUCCIN

En minera subterrnea, el mtodo de explotacin Panel Caving, se define como un conjunto de

operaciones destinadas a cortar la base de sostenimiento del bloque o panel de mineral

(asegurando que no queden puntos de apoyo), de tal forma que la base inferior de dicho

bloque o panel se comporte como una viga simplemente apoyada y gracias a la accin de las

fuerzas externas, principalmente la gravitacional, produzcan una primera socavacin y

mediante la extraccin del mineral a travs de los puntos extraccin lograr propagar el hundimiento

completo del bloque o panel. Bajo este escenario son los puntos de extraccin un eslabn clave

en el proceso productivo.

Desde el inicio de la explotacin de mena primaria en Divisin El Teniente en el ao 1982 se ha

utilizado el mtodo de explotacin Panel Caving, la cual se caracteriza por la extraccin

mecanizada con equipos LHD y una malla de extraccin compuesta por calles de produccin y

galeras zanja. Los Puntos de extraccin (PE), ubicados en la galera zanja, cumplen la funcin de

recepcionar el mineral fragmentado para ser cargado y transportado hacia los puntos de vaciado

(ore pass) por medio de equipos mecanizados LHD. La metodologa de diseo de estos puntos

usada en la actualidad utiliza como parmetros de entrada una clasificacin, de acuerdo a factores

geolgicos, de la roca circundante al PE y la seccin de la galera zanja; B y Ht (ancho y alto del

tnel) para definir la carga muerta de roca que en definitiva deber soportar la obra civil instalada

en el PE. Es as como se desestiman una seria de fenmenos capaces provocar dao sobre el

PE.

El estudio se enmarca entonces en poder describir y analizar los principales factores que producen

dao sobre los Puntos de Extraccin. Esto con la finalidad de tener una visin integrada de stos,

para incorporarlos como parmetros de entrada en una futura metodologa de diseo puntos

de extraccin del nivel de produccin para el mtodo de Panel Caving, en sectores emplazados

en roca primaria de Divisin El Teniente.

2

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo general

Identificar y analizar las principales variables que producen dao sobre puntos de

extraccin del nivel de reproduccin en el mtodo de explotacin Panel Caving en sectores

emplazados en roca primaria.

1.2.2 Objetivos especficos

Describir los evolucin histrica de los sistemas de soporte de PE desde sus primeras

aplicaciones hasta lo utilizado en la actualidad en DET

Identificar, caracterizar y analizar, en forma cronolgica, los principales factores que

producen dao sobre el PE a travs del tiempo. Los cuales deberan utilizarse como

parmetros de entrada para una futura metodologa de diseo de PE.

1.3 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO.

El presente estudio nace por la necesidad de la Superintendencia de Geomecnica de

CODELCO CHILE, Divisin El Teniente, de identificar y analizar aquellos principales factores

que causan dao sobre los puntos de extraccin a lo largo de su vida til. Esto con la finalidad

de tener una visin integrada de estos factores, para incorporarlos como parmetros de

entrada en una metodologa de diseo puntos de extraccin del nivel de produccin para el

mtodo de Panel Caving, en sectores emplazados en roca primaria.

3

1.4 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL ESTUDIO.

1.4.1 Alcances del estudio

En cuanto a los alcances del estudio estos se mencionan a continuacin:

El anlisis est orientado al mtodo de explotacin Panel Caving con sus variantes

Hundimiento Convencional y Hundimiento avanzado.

Se analizar el comportamiento de Marcos de Acero y Bvedas de hormign armado,

dejando fuera del anlisis los Puntos de extraccin prefabricados utilizados en SUAPI.

El estudio considera solamente la explotacin realizada en roca primaria, por lo cual, los

sectores documentados se emplazan en este tipo de macizo rocoso.

La aplicacin del estudio considera la recopilacin de informacin de la geologa,

geotcnica, geomecnica y geometra (GEO4) de los sectores en cuestin.

Para la realizacin del estudio se consideran las siguientes fuentes de informacin:

Antecedentes geolgicos, geotcnicos, geomecnicos y geomtricos (GEO4) del sector:

notas, informes y planos de la Superintendencia de Geologa, Superintendencia de

Ingeniera Mina y Superintendencia Geomecnica.

Evaluaciones de daos realizadas por la Superintendencia Geomecnica de la Divisin El

Teniente (notas, informes y planos).

Antecedentes de extraccin de base de datos CPM/XPLAN.

Informacin de terreno recopilada de documentos, segn sea requerida.

Comunicaciones personales e interaccin con profesionales de la Divisin El Teniente

4

1.4.2 Limitaciones del estudio

El trabajo se enmarca slo en aspectos tcnicos, no abordndose temas

econmicos asociados.

El estudio no considera las etapas de diseo de la galera zanja en la cual se emplazan

los puntos de extraccin, esto se refiere a las secciones libres y la distancia visera del

punto de extraccin.

El estudio no contempla el diseo de la fortificacin (perno malla shotcrete) de la

galera de emplazamiento de los puntos de extraccin.

El estudio no considera el diseo del layout del nivel de produccin, es decir, no

contempla la distancia entre puntos de extraccin.

El estudio no considera el efecto de la actividad ssmica sobre los puntos de extraccin,

para esto se consideran sectores que no estn condicionados por estallidos de roca

5

1.5 METODOLOGA DE TRABAJO

Las etapas necesarias para cumplir con los objetivos se detallan a continuacin:

Recopilacin de informacin: Reunir informacin existente con respecto al tema

de diseo de puntos de extraccin; tales como, trabajos de ttulo, informes tcnicos,

planos de construccin, bases de dato, levantamientos de daos y estudios de inters

realizados.

Visita a terreno: Visitar los sectores productivos emplazados en roca primaria de la Mina

El Teniente, a objeto de tomar conocimiento de los diseos existentes y mtodos de

construccin, y realizar el levantamiento de daos observados en puntos de extraccin.

Esta fase del estudio ser realizada con la compaa permanente de un profesional de la

Divisin El Teniente debido a los riesgos existentes en terreno.

Entrevista con profesionales del rea: Se establecen reuniones con distintos

profesionales del rea, con la finalidad de obtener la visin de ellos en torno al aspecto

especfico de su especialidad, destacando el rea de perforacin y tronadura, ingeniera

estructural y mecnica de rocas.

Procesamiento de la informacin recogida y levantada: Es necesario darle sentido a la

informacin levantada y recopilada. Concatenarla es el desafo, asociar estos parmetros

para obtener conclusiones que den cuenta de la dimensin de la dimensin de los factores

principales que producen dao sobre el Punto de Extraccin.

Conclusiones y Recomendaciones

Emisin de Informe Final: Generacin de un informe escrito como entregable final del

estudio realizado.

6

CAPTULO 2

ANTECEDENTES GENERALES MINA EL TENIENTE [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

2.1 INTRODUCCIN

La Mina El Teniente, corresponde a una de las cinco divisiones de la Corporacin Nacional del

Cobre (CODELCO CHILE). Se encuentra ubicada en la Cordillera de los Andes, en la Regin del

Libertador General Don Bernardo OHiggins, comuna de Machal, aproximadamente a 120

kilmetros al sur de Santiago, a 50 kilmetros al este de la ciudad de Rancagua. Cuenta con ms

de 2.400 kilmetros de galeras subterrneas, esto la ha convertido en la mina subterrnea ms

grande del mundo.

Divisin El Teniente es uno de los complejos minero-metalrgicos de la Corporacin Nacional del

Cobre de Chile (CODELCO) y considera entre sus activos principales la mina subterrnea El

Teniente y dems instalaciones productivas y de infraestructura necesarias para la concentracin y

fundicin de minerales de cobre y molibdeno que comercializa. Actualmente se extraen y

benefician 135 ktpd de mineral para producir aproximadamente 409 ktpa cobre y 5.2 ktpa de

molibdeno, embarcando su produccin en el Puerto de San Antonio en la V Regin.

2.2 ANTECEDENTES HISTORICOS

El yacimiento El Teniente, ha sido explotado desde tiempos prehispnicos, en el siglo XVI fue lo

hicieron los indgenas del lugar, ms fueron los espaoles. En el siglo XVII los descendientes de

los conquistadores espaoles que tenan vinculacin con las propiedades del yacimiento cedieron

estas tierras a la Compaa de Jess, con lo cual se constituy la Hacienda de Rancagua.

En 1768 la Orden de la compaa de Jess es expulsada del territorio nacional por orden del rey

Carlos III, de esta forma todas sus propiedades y pertenencias fueron sacadas a remate. Estas

tierras pasan a manos de la Aristocracia Chilena, siendo la familia Toro y Zambrano sus

propietarios.

7

En 1822 la aristcrata Nicolasa de Toro y Dumont, nieta de Mateo de Toro Zambrano Conde de la

Conquista, era la heredera ms rica del pas. Al casarse con Don Juan de Dios Correa de Saa y

Martnez, aport a los bienes comunes del matrimonio el yacimiento La conquista, lo que hoy

abarca desde Graneros al lmite con Argentina. Correa asumi el dominio de la mina, y fue en ese

perodo donde adquiri su nombre actual, debido a que su propietario haba sido Teniente del

ejrcito patriota bajo las rdenes de Bernardo O'Higgins en la Batalla de Maip. Durante las dos

primeras dcadas del siglo pasado la produccin de cobre en el pas era muy baja, fluctuando

entre 1500 y 2000 toneladas por ao. Todava no se le daba la importancia tecnolgica, su

consumo era principalmente decorativo, utensilios, moneda y artillera (bronce). En todo caso la

cantidad producida corresponda al 10% de consumo mundial.

La primera explotacin se realiz durante los aos 1824 a 1826, el mineral extrado se trasladaba

al pueblo de Graneros a lomo de burros

En el ao 1939 se crea la sociedad formada por Don Juan de Dios Correa, Guillermo Blest y Juan

de Dios Arriagada, posteriormente este ltimo se retirara, quedando Don Guillermo como

administrador de la sociedad Blest Correa.

En el ao 1846 se pone en marcha una fundicin para beneficiar minerales de cobre en las

cercanas de Coya para beneficiar los minerales de todas las minas pertenecientes a la hacienda la

Compaa, ofreciendo tambin este importante servicio a terceros. Esta fundicin quedo terminada

en marzo de 1849.

En el ao 1859 trajo consigo la inauguracin del Ferrocarril Sur, este hecho sera fundamental para

las minas y funciones de la zona, as mediante este nuevo medio de trasporte seria llevada la

produccin de cobre al puerto de Valparaso.

Debido a la carencia de recursos econmicos, tcnicos, legales y problemas climticos, sus

dueos tuvieron la idea de buscar un capitalista europeo o norteamericano que se interesara en

adquirir las minas a pesar de su baja ley, pues trabajada a gran escala podra dar excelentes

resultados. De esta forma se fueron a la tarea de buscar asesora tcnica, para establecer una

explotacin a gran escala, con proyeccin externa y de larga tutela extranjera, que caracterizara

casi la totalidad del siglo XX. Fue as como los propietarios contrataron los servicios del Ingeniero

de Minas italiano Marco Chiapponi, quien inspeccion el yacimiento y recomend la instalacin de

8

una planta concentradora. Es as como en el ao 1904 se interesaron en el yacimiento los

empresarios norteamericanos William Braden y E.W. Nash, quienes fundan la compaa Braden

Copper Company, la primera compaa propietaria de la Mina El Teniente. En el ao 1906

comienza a operar la mina y la planta concentradora para 250 toneladas por dia, 10 aos ms

tarde la compaa pasa a ser filial de la Empresa Kennecott Corporation.

En 1967 durante el Gobierno del Presidente de la Republica, Sr. Eduardo Frei Montalva, el Estado

de Chile adquiere el 51 % de las acciones de la Braden Copper Co. Al mismo tiempo, el mineral

pas a manos de la Sociedad Minera El Teniente S.A. El proceso concluy en 1971, con la

Nacionalizacin del cobre, en el gobierno de Don Salvador Allende, donde el Estado expropi la

totalidad de las acciones de la Sociedad Minera. Ese mismo ao se inici la "Operacin Valle",

consistente en el traslado de los habitantes del campamento Sewell a Rancagua, ya que el Estado

no poda asumir los gastos del poblado cordillerano, y la posterior construccin de la Carretera del

Cobre. En 1976, el mineral pas a manos de la Corporacin Nacional del Cobre de

Chile (CODELCO)

En cuanto a sus mtodos de extraccin de mineral; hacia el ao 1913, comienza la explotacin del

sector Sur de la mina actual denominado Cerro Negro, el mtodo utilizado fue Caserones y

Pilares, metodologa que aument la extraccin a 11.000 tpd. A partir de 1947, se implementa el

mtodo de extraccin de Hundimiento por Bloques (Block Caving) con traspaso manual, para la

extraccin de mineral de cobre de enriquecimiento secundario. Al iniciarse la explotacin en roca

primaria, de mayor dureza, menor cantidad de fracturas y rellenos ms duros, cambia el sistema de

extraccin modificando el concepto de hundimiento por bloques a hundimiento por paneles con

avance continuo del frente de hundimiento, desarrollndose as el mtodo de explotacin Panel

Caving, cuyas principales caractersticas son la extraccin mecanizada con equipos LHD y una

malla de extraccin diferente, compuesta por calles y calles zanja. Este mtodo comenz a

aplicarse en 1982 en el sector Teniente 4 Sur y es el utilizado en la actualidad, con algunas

variantes, en todas las unidades productivas de la mina.

9

2.3 UBICACIN Y CLIMA

Mina El Teniente geogrficamente se encuentra ubicada a 3505' de latitud Sur y a 7021' de

longitud Oeste, a una altitud media de 2.100 m.s.n.m. Regionalmente las instalaciones principales

de este centro minero estn a 80 Km. al sudeste de la ciudad de Santiago y a 44 Km al Este de la

ciudad de Rancagua (Figura 2 - 1).

Figura 2-1 Esquema de ubicacin geogrfica Mina El Teniente [8]

El acceso hasta la mina se realiza por la carretera del cobre Presidente Eduardo Frei Montalva,

que une Rancagua con la localidad de Coln Alto (43 Km). Desde Coln al interior de la mina se

ingresa por, un tnel de 8 Km de largo que posee un ferrocarril elctrico el que comunica Coln

Alto con el nivel Teniente 8, el ms profundo de la mina; o por superficie, por medio de transporte

10

terrestre mediante caminos hacia distintos sectores de la mina entrando por los diferentes Adits

habilitados.

Existe adems, un desvo desde la carretera del cobre que permite el acceso a la fundicin de

Caletones y un camino asfaltado que une Caletones con el ex campamento minero Sewell

(declarado monumento nacional en el ao 1998 y patrimonio de la humanidad en el ao 2006).

El clima en Rancagua, es mediterrneo clido con lluvias invernales, las que se concentran entre

los meses de Mayo y Agosto, con oscilaciones marcadas entre el invierno y el verano. La

temperatura media es de 14,7 C y el nivel de precipitaciones es de 563 mm anuales.

En la regin cordillerana en cambio, donde se ubica el yacimiento el clima se denomina fro de

montaa, el cual se advierte entre los 600 m.s.n.m. y los 4.000 m.s.n.m. en la Cordillera de los

Andes. En este clima la temperatura desciende de los 0 C en invierno, mientras que las

precipitaciones (que pasan de ser lquidas a slidas), aumentan de 700 a 1.500 mm anuales.

2.4 GEOLOGA Y TIPO DE YACIMIENTO

2.4.1. Gnesis del Yacimiento

El Teniente, al igual que los yacimientos Ro Blanco-Los Bronces y Los Pelambres, se encuentra

ubicado en el cordn de prfidos de Chile Central correspondiente al Mioceno-Plioceno. Estos

depsitos se encuentran cerca de las fronteras entre dos segmentos tectnicos mayores de los

Andes: La zona Sur Volcnica como lmite hacia el Sur y el Segmento de Placa Plana hacia el

Norte. La zona Sur Volcnica se caracteriza por un ngulo de subduccin de 30 y una corteza

relativamente delgada (30-45 km de espesor). En contraste, el Segmento de Placa Plana se

caracteriza por un ngulo de subduccin entre 5 a 10 y una corteza ms gruesa (55-65 km). El

ngulo de subduccin ms pronunciado de la zona Sur Volcnica permite un volcanismo activo

hasta la fecha, mientras que el Segmento de Placa Plana se encuentra inactivo.

Durante el Terciario medio, el arco magmtico del Chile Central se emplaz sobre una zona de

subduccin de manteo moderado. El sistema tectnico extensional gener una cuenca de

tendencia Norte-Sur inter-arco volcnico-sedimentario dentro de la cual se deposit la formacin

Coya - Machal del Oligoceno al Mioceno temprano. La formacin del aplanamiento de la placa de

11

Chile Central hace 15 a 20 Ma atrs, asociado a la subduccin del cordn de Juan Fernndez bajo

la placa Sudamericana, gener una inversin estructural, adelgazamiento de la corteza, elevacin

tectnica y deformacin de la formacin Coya-Machal con un incremento de la erosin asociada y

una migracin en la direccin Este del arco magmtico. Aproximadamente hace 15 a 8 Ma, las

rocas volcnicas a volcanoclsticas con manteo plano a ligeramente inclinado de la formacin

Farellones fueron depositadas sobre la formacin Coya-Machal a travs de mltiples centros

volcnicos del Mioceno.

Una gran variedad de autores han reconocido la importancia de la perturbacin tectnica en la

formacin de depsitos porfricos. La subduccin de cordones submarinos, mesetas ocenicas y

cordones volcnicos submarinos han sido identificados como activadores tectnicos, y en el caso

de El Teniente, la subduccin del cordn de Juan Fernndez bajo la placa Sudamericana ha

estado implicada en el proceso. De igual forma, se ha sugerido que grandes volmenes de agua,

azufre, cobre, y clorina requeridos para la gnesis de los prfidos en la zona, fueron aportados por

una fuente del manto en la regin, contaminado por la subduccin de corteza ocenica alterada y

sedimentos pelgicos y terraginosos.

2.4.2 Geologa Local

El Distrito Minero El Teniente est conformado por rocas intrusivas y extrusivas asignadas a la

Formacin Farellones, del Mioceno medio a tardo. Las rocas extrusivas corresponden

principalmente a una secuencia de volcanoclasticas y coladas de lava de composicin basltica a

rioltica, con diques, sills y stocks de carcter mfico que la intruyen, en donde el espesor de esta

secuencia sobrepasara los 2.500 metros. En las vecindades del yacimiento se reconocen tres

miembros en rocas de la Formacin Farellones, separadas entre s por discordancias angulares:

Miembro Inferior Consistente en coladas andesticas macizas.

Miembro Medio Con coladas andesticas epidotizadas e intercalaciones lacustres rojizas.

Miembro Superior Con coladas andesticas y baslticas intercaladas con aglomerados y

piroclsticas.

Las rocas ms abundantes del yacimiento corresponden a las antiguamente denominadas

Andesitas de la Mina, las que estn fuertemente alteradas, mineralizadas y brechizadas, esta

12

nueva unidad geolgica corresponde al Miembro Inferior de la Formacin Farellones. Recientes

mapeos de superficie y estudios petrolgicos demuestran que las citadas andesitas, constituyen un

complejo de rocas intrusivas mficas, desde gabros a prfidos basalto-andesticos. Estas rocas

conforman un lacolito e intruyen a efusivos de la Formacin Farellones.

Existen dos grandes plutones flsicos que intruyen a las rocas mficas en el rea del yacimiento,

estos corresponden a la Diorita Sewell y al Prfido Teniente, presentando ambos brechas

hidrotermales asociadas. Posteriormente, en una etapa ms tarda, la formacin de la chimenea de

Brecha Braden interrumpe violentamente la normal evolucin del sistema hidrotermal

constituyendo el colapso y fin del sistema.

El Complejo Mfico El Teniente (CMET) aflora en sectores someros de las Quebradas El Teniente

y Coya. Se distribuye a lo largo de la Quebrada Coya, aproximadamente desde la Quebrada

Matadero hasta al menos las Brechas Hidrotermales de Quebrada Coya y en Quebrada El

Teniente desde la confluencia con Quebrada Coya hasta las cercanas de Quebrada La Huacha.

Los niveles topogrficos ms altos alcanzados por el Complejo Mfico El Teniente los alcanza en

el rea del yacimiento, tanto al Este como al Oeste del yacimiento se encuentra aflorando en cotas

ms bajas. La Figura 2 - 2 presenta el mapa geolgico regional de la Mina El Teniente.

13

Figura 2 - 2 Geologa regional Mina El Teniente [13]

2.4.3 Geologa del yacimiento

El yacimiento El Teniente pertenece a la faja andina del plioceno y constituyen un cluster

cronolgico y espacial. La excepcional magnitud de este depsito lo ubica en la categora de

mega-depsito, contrasta la falta de otros yacimientos porfdicos significativos de similar edad en

los Andes Meridionales. En este tipo de yacimiento se distinguen verticalmente tres zonas tpicas

de mineralizacin bien definidas, las cuales son:

Zona Oxidada o Lixiviada Est constituida por una serie de minerales oxidados (limonita)

sin valor econmico, producto de la lixiviacin, meteorizacin y oxidacin de slfuros

primarios de fierro y cobre. Normalmente se encuentran en superficie cubiertas limonticas,

debido a que el cobre migra. Estas cubiertas pueden actuar como indicadores en etapas

de exploracin minera.

14

Zona de Enriquecimiento Secundario El enriquecimiento suprgeno ha elevado la ley del

mineral convirtiendo esta zona en la ms importante del yacimiento por sus altas leyes;

1,8% de cobre en promedio. Los slfuros secundarios son producto de la migracin del

cobre desde la parte superior del yacimiento y se encuentran slfuros secundarios como la

Calcosina y Covelina.

Zona Primaria Est compuesta por slfuros primarios de cobre como Calcopirita, Bornita,

gangas de cuarzo, yeso, anhidrita, pirita y turmalina. Tambin se encuentra molibdenita en

pequea cantidad, la cual se explota como subproducto. Las alteraciones ms importantes

son de tipo Potsica, Serictica y Propiltica. Las leyes de cobre disminuyen en promedio

un 50% con respecto a las leyes de los slfuros secundario

2.4.4 Tipo de yacimiento

El yacimiento de la Mina El Teniente es del tipo prfido cuprfero, con subproducto de molibdeno,

que tiene una forma textural diseminada, es decir, el mineral se distribuye en forma ms o menos

uniforme en un gran cuerpo de roca. Es parte de un grupo de depsitos de cobre que se form a

fines del Mioceno (5.3 Ma) como consecuencia de la disminucin del ngulo de subduccin,

migracin hacia el este del magmatismo, deformacin y solevantamiento andino.

El yacimiento est conformado por un cuerpo central estril, de geometra similar a un cilindro en

posicin vertical, denominado Pipa Braden, con 1,0 a 1,2 Km. de dimetro, rodeado de

mineralizacin en una extensin radial variable entre 400 y 800 m.

rea Mineralizada: 2.000.000 m2

Extensin Vertical: 1.800 m. desde superficie

Cubierta Estril: 50 a 150 m. de espesor.

Este es un yacimiento desarrollado por intrusivos calcoalcalinos en rocas volcnicas terciarias,

asignadas a la Formacin Farellones. Dada su forma aproximadamente vertical y su enterramiento,

adems de consideraciones climticas, se explota en forma subterrnea. Los minerales

15

econmicos presentes son predominantemente sulfuros razn por la cual se utiliza el proceso

metalrgico de flotacin.

2.4.5 Geometra del yacimiento

El cuerpo mineralizado tiene una forma irregular pero mirado en planta se puede aproximar a la

forma de una media luna y en su disposicin espacial tiene la forma de un cilindro vertical, cuyas

dimensiones son: largo 2.5 3 Km, ancho 1.5 Km en la parte ms extensa y alto sobre 1 Km.

La chimenea Braden constituye una unidad distintiva del megadepsito de Cu-Mo, esta

corresponde a un complejo de brechas ubicado en la porcin central del yacimiento, el cual tiene

forma de un cono invertido y un dimetro de 1200 m en la superficie (3.140 m.s.n.m) el cual

disminuye a unos 700 m a una profundidad de 1.900 m.s.n.m. y que posee una extensin vertical

de unos 1.800 m (Campos 2006). No tiene importancia econmica, pues se trata de un evento post

mineralizacin (posiblemente causado por una explosin volcnica) que destruy parte de la

mineralizacin que se encontraba consolidada. La pipa por su ubicacin, dimensin y estabilidad

es usada para construir en ella la mayora de las instalaciones de infraestructuras permanentes

tales como oficinas, talleres mecnicos, salas de chancado, piques de acceso y servicio, y otras.

2.4.6 Litologa presente en Mina El Teniente

El yacimiento El Teniente est conformado por una serie de litologas distintas entre ellas, si bien

las propiedades difieren unas con otras, la relevancia de estas diferencias depende del problema a

analizar. A continuacin se presenta una breve descripcin (Pereira 2005, Campos 2006) desde un

punto de vista geolgico de las principales unidades litolgicas presentes en la mina.

16

2.4.6.1 Complejo Mfico El Teniente (CMET)

Bajo esta denominacin se agrupan diabasas, gabros y prfidos baslticos que se han descrito

regularmente como andesita. Esta unidad es un complejo subvolcnico de composicin bsica

que tiene una extensin vertical de ms de 2 Km. Corresponde a la roca de ms amplia

distribucin en el yacimiento de color pardo oscuro a negro. Estas rocas alojan el 80% de la

mineralizacin de El Teniente y presentan diferentes grados de biotizacin que anulan, en forma

macroscpica, las caractersticas texturales originales.

2.4.6.2 Unidades de prfidos flsicos

Prfido Dactico Corresponde a un stock orientado N-S a NNW y manteo subvertical a

travs de 1.500 m de longitud que se ubica al norte del depsito con una potencia que

vara entre 50 m en superficie y 300 m en el nivel Teniente 8. Hacia el sur se encuentra

interrumpido por la Brecha Braden que lo intruye incorporando gran cantidad de

fragmentos de esta unidad. Se ha datado entre 4,6 a 4,7 Ma.

Tonalita Se presenta como cuerpo principal en la mitad Sureste del yacimiento y se le

conoce con el nombre de Diorita Sewell, comprometiendo a los sectores Ten-4 Sur y la

porcin Sur de la Mina Esmeralda. Fue datada entre 7,1 a 7,4 Ma.

Prfido Diortico Hacia la parte central y norte, sectores Esmeralda y Reservas Norte,

ocurren una serie de stocks y diques menores alineados en una direccin N30W, que

presentan una gran extensin en la vertical. Es habitual que en el contacto con el Complejo

Mfico El Teniente (ex andesita) se generen brechas hidrotermales y/o brechas gneas.

Prfido Andestico Se ubica en el socavn de acceso del nivel Ten Sub-6. Posee una

textura porfdica gruesa. Se encuentra en contacto con un prfido diortico, generando

abundantes brechas gneas y de anhidrita en su periferia.

Prfidos Latticos Ocurren normalmente como filones de poca potencia (2 a 6 m)

conformando cuerpos de cierta magnitud en profundidad, en la parte Sur del depsito,

17

especficamente en el sector Regimiento, donde el espesor llega a 15 m. Presenta textura

porfdica con 60% de fenocristales de plagioclasa y biotita, anfbola alterada y ojos de

cuarzo en una masa fundamental de cuarzo y feldespato. Se han datado latitas entre 4,8 a

5,3 Ma. Se destaca un cuerpo en la parte Noroeste, adosado a la Brecha Braden que se

desarrolla a partir del nivel Ten-6 y que en profundidad alcanza un dimetro mayor a 100

m. Constituye una unidad estril, ya que su ley media de Cu es inferior a 0,2% de Cu.

2.4.6.3 Unidades de brechas

Brechas gneas Se ubican preferentemente en el contacto entre el CEMET y los distintos

prfidos que la intruyen desarrollando potencias desde algunos centmetros a decenas de

metros. Habitualmente se presentan como fragmentos de rocas mficas en una matriz de

tonalita o prfido diortico.

Brechas de Biotita Se encuentran asociadas a la alteracin biottica tardimagmtica. Se

ubica en la Tonalita Sewell hacia la coordenada 100 Sur, donde la biotita est como un

cemento con cristalizacin euhedral tipo pegmatita, en asociacin con feldespato potsico

y actinolita.

Brechas Hidrotermales de Anhidrita y Turmalina Se desarrollan preferentemente en los

contactos de los prfidos que instruyen al Complejo Mfico El Teniente, incorporando

fragmentos de mfico y de prfido. Se han subdividido segn su cemento en Brecha

Hidrotermal de Anhidrita o Brecha Hidrotermal de Turmalina. Es habitual que presenten

leyes de cobre ms altas que su entorno.

Complejo de Brechas Braden Tiene la forma de un cono invertido con un dimetro de

1200 m en superficie y una continuidad reconocida en profundidad de 1800 m (Campos

2006). La brecha se constituye de fragmentos subredondeados polimcticos (roca detrtica

constituida de diversos materiales) en una matriz de polvo de roca y cemento de sericita

con cantidades menores de turmalina, calcita y sulfuros (pirita). Existen en su interior una

diversidad de unidades definidas por variaciones en el tamao, seleccin y abundancia

relativa de los clastos, y por el contenido de turmalina en el cemento.

18

Figura 2-3 Modelo litolgico yacimiento El Teniente, cota 2284 m.s.n.m [4]

2.4.7 Alteracin y Mineralizacin

Se considera que el depsito es el resultado de al menos 8 eventos de deformacin, 7 etapas de

mineralizacin sulfurada y 7 de alteracin. La clasificacin de las vetillas tiene correspondencia en

cuanto a su mineraloga metlica y no metlica con las clsicas etapas de alteracin-mineralizacin

tardimagmtica (TM) e hidrotermales principal (HP) y tarda (HT). Esta ltima comprende adems

la etapa pstuma.

19

2.4.7.1 Alteracin Hipgena

El yacimiento El Teniente se form principalmente por una sucesin de cuatro etapas hipgenas de

alteracin y mineralizacin a las que se superpone una etapa de alteracin suprgena. Las

caractersticas generales de las etapas hipgenas se describe a continuacin:

Etapa Tardimagmtica Caracterstica por una alteracin potsica en vetillas (cuarzo,

biotita, feldespato potsico y anhidrita) y en forma masiva (pertitizacin en intrusivos y

biotizacin en andesitas) y biotizacin del CMET. Como mineraloga principal destaca la

presencia de: cuarzo, biotita, anhidrita, clorita, feldespato potsico (pertita), clorita.

calcopirita, bornita, pirita y molibdenita. Esta etapa se encuentra asociada a la

consolidacin de los intrusivos.

Etapa Hidrotermal Principal Presenta alteracin flica desarrollada a partir de vetillas de

sulfuros, generando halos de alteracin de cuarzo, sericita y clorita de ancho variable. La

etapa se asocia a intrusin de prfidos diorticos y como mineraloga principal presenta:

cuarzo, sericita, clorita, anhidrita, calcopirita, molibdenita y pirita.

Etapa Hidrotermal Tarda y Pstuma Se caracteriza por una alteracin flica que afecta a

los clastos de la Brecha de Turmalina y como halos de vetillas, en forma similar a la

anterior, pero con menos frecuencia. Se desarrolla a partir de la Brecha Braden,

extendindose a unos 100 o 150 m en una zona concntrica a sta. Se incluye en esta

etapa la denominada Alteracin Pstuma con una caracterstica alteracin de sericita y

calcita restringida a la Brecha Braden, en vetillas de baja frecuencia o afectando a la matriz

y los clastos de sta. La mineraloga principal observada en estas etapas corresponde a:

anhidrita, clorita, cuarzo, sericita, turmalina, yeso, carbonatos. calcopirita, bornita, pirita,

molibdenita, tenantita, calcita, siderita, ankerita, baritina, galena y esfalerita. La etapa se

encuentra asociada a fluidos hidrotermales relacionados al desarrollo del Complejo de

Brechas Braden.

20

2.4.7.2 Alteracin Suprgena

La alteracin suprgena ocurre como un proceso gradual de infiltracin de aguas desde la

superficie que ha producido fenmenos de lixiviacin y enriquecimiento secundario en la parte alta

de la columna mineralizada, originando una cuenca de escurrimiento de aguas subterrneas, cuya

base est constituida por el techo de sulfatos y bajo este techo se encuentra la mena primaria.

Como producto de este fenmeno se desarrollan algunos minerales de alteracin tales como

sericita, arcillas y cantidades subordinadas de minerales oxidados en los niveles superiores,

generndose, en profundidad, enriquecimiento secundario de los minerales, obtenindose como

producto calcosina y en menor proporcin covelina en ptinas sobre calcopirita, aumentando las

leyes de Cu.

La gnesis mineralgica se concentra en las etapas Tardimagmtica: Principal y Tarda, donde se

desarroll en la parte central la tpica zonacin de la mineraloga con un ncleo de bornita o

bornita-calcopirita, una zona envolvente de calcopirita mayor en mayor porcentaje que bornita y,

una zona externa de calcopirita y un halo envolvente de pirita. Se han definido otros centros de

mineralizacin hipgena asociados a los Prfidos Diorticos y Prfido A que desarrollan brechas

hidrotermales de altas leyes en su entorno. Un evento terminal en la evolucin de la mineralizacin,

corresponde al emplazamiento de la Pipa Braden, la que removi parte del depsito original

eliminando gran parte del ncleo de bornita reemplazndolo por pirita.

Por su parte, el molibdeno en el yacimiento se da principalmente como molibdenita, en niveles de

inters econmico como sub producto. El arsnico se encuentra en los minerales tetrahedrita-

tenantita que se forman en las etapas de alteracin tarda y pstuma, con mayores

concentraciones hacia la parte Sur del yacimiento.

2.4.7.3 Mineralizacin de Cobre

La mayor concentracin de mineralizacin hipgena de cobre ocurre dentro de los intrusivos

mficos de alteracin biottica, con leyes entre 0,75% y 1,5% sobre un rea de 2,7x2 km2.

Concentraciones anmalas de cobre por sobre 1,5% se encuentran distribuidas de forma irregular

alrededor de los ncleos pobres de cobre constituidos por el Prfido Dactico y Pipa Braden. Las

leyes altas de cobre se encuentran a ambos lados del Prfido Dactico, y esto se debe en parte al

enriquecimiento suprgeno, que alcanz sectores por debajo el Nivel Teniente 6 (2.165 m.s.n.m.)

21

en la parte Oeste y bajo el Nivel Teniente 5 (2.284 m.s.n.m.) en la parte Este. De igual forma,

queda en evidencia la presencia de biotita mineralizada y brechas de anhidrita en torno al rea

intruda por el Prfido Dactico. Grados altos de mineralizacin hipgena de cobre tambin se

encuentran en varias otras reas donde se emplaz el Complejo de Brechas, esto ocurre hacia el

Este y Noreste de la Pipa Braden como un grupo de orientacin Noroeste-Sureste de biotita, rocas

gneas, anhidrita y brechas de turmalina. Esto tambin ocurre al Sur de la Pipa, como un grupo de

orientacin Noreste-Suroeste de turmalina y brechas de anhidrita.

Claramente, la mineralizacin de cobre en El Teniente se origin a partir de una serie de eventos

independientes, los que ocurrieron a lo largo de un periodo extenso, desde la etapa de alteracin

biottica con el comienzo de la cristalizacin de la Diorta Sewell, hasta la poca de turmalinizacin

posterior al emplazamiento de la parte central de la Pipa Braden.

La calcopirita es el slfuro de cobre predominante en el depsito. La zonacin concntrica de

minerales de cobre sulfurados alrededor de los ncleos pobres de cobre del Prfido Dactico y la

Pipa Braden, consiste en zonas estrechas de enriquecimiento de bornita (bornita > calcopirita)

inmersas en una vasta zona de enriquecimiento de calcopirita (calcopirita >> bornita + pirita). Hacia

el sector ms externo, donde la concentracin de cobre es menor al 0,5% se encuentra una zona

rica en pirita (pirita >> calcopirita + bornita). La intrusin del Prfido Dactico y la Brecha Marginal

de la Pipa Braden durante las ltimas etapas de desarrollo del depsito interrumpi las rocas

previamente mineralizadas. De igual forma, la intrusin de estas unidades gener zonas ricas en

bornita alrededor de los bordes de emplazamiento, produciendo la zonacin concntrica en la

distribucin de minerales sulfurados de cobre.

22

2.5 RECURSOS GEOLGICOS Y RESERVAS MINERAS

Los recursos geolgicos se elevan a 18.251 millones de toneladas con una ley de 0,57% CuT,

estos se resumen en la siguiente tabla.

Tabla 2 - 1 Recursos Geolgicos [1]

Recursos Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Kt)

In situ 16.756 0,56 93.513

Medidos 2.759 0,83 22.885

Indicados 3.148 0,59 18.653

Inferidos 10.850 0,48 51.975

Material Quebrado 1.495 0,67 10.005

Recursos PND 2011 18.251 0,57 103.518

Las reservas minerales consideradas en el plan minero se elevan a 4.179 millones de toneladas

con una ley media de cobre igual a 0,84% CuT. Clasificados segn se indica en la tabla 2.2.

Tabla 2 - 2 Reservas mineras [1]

Reservas In situ Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Mt)

Probadas 686 1,09 7,46

Probables 808 0,92 7,43

Recursos Minerales 2.175 0,78 17,01

Total 3.669 0,87 31,9

Material Quebrado

Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Mt)

510 0,61 3,1

Reservas Totales Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Mt)

4.179 0,84 35,0

23

2.6 SECTORES PRODUCTIVOS MINA

Los sectores productivos actuales (Figura 2.4), son explotados por mtodos de hundimiento siendo

el sistema de explotacin el Panel Caving con sus distintas variantes. El manejo de material se

realiza por medio de operaciones mecanizadas con LHDs, el traspaso gravitacional y el transporte

mediante ferrocarriles que alimentan las plantas de chancado-molienda en Sewell y chancado-

molienda-flotacin en Coln. La produccin actual se encuentra en torno a 135 ktpd.

La siguiente figura presenta los lmites de explotacin de los actuales sectores productivos y de los

nuevos proyectos considerado por el PND 2011.

Figura 2-4 Sectores productivos actuales y proyectos Divisin El Teniente. [1]

La siguiente figura muestra el horizonte productivo de cada sector, correspondiente al horizonte de

25 aos definido para PND 2011.

24

Tabla 2-3 Horizonte productivo de operaciones actuales y proyectos futuros en Mina El Teniente. [1]

Sector 2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

4 Sur

Pipa Norte

Esmeralda

Diablo Regimiento

Pilar Norte

Puente

Dacita

Pacifico Superior

Ext. Fw Pipa Norte

Sur Andes Pipa

Ext. Norte S.A.P.

Nuevo Nivel Mina

Desarrollos

2.6.1 Sectores productivos en operacin

Los principales sectores productivos, con sus caractersticas ms relevantes, son presentados a

continuacin:

Mina Pipa Norte Sus reservas extrables corresponden 4,3 Mt con una ley media de

0,90% CuT y 0,014% de molibdeno. Para el ao 2011 la produccin comprometida es de

8.323 tpd y cerrando el ao 2012 con una produccin de 3.756 tpd. El mtodo de

explotacin es el Panel Caving con variante Hundimiento Avanzado al Lmite.

Mina Tte. 4 Sur Las reservas extrables equivalen a 22,6 Mt con una ley media de 0,82%

CuT y 0,010% de molibdeno. El ao 2011 alcanza una produccin de 25.825 tpd

descendiendo hasta 7.400 tpd el ao 2014 (ao de cierre). Adems del rea tradicional en

Teniente 4 Sur (Fw, Extremo Sur y Extensin Sur), se considera la explotacin de dos

subsectores a la cota del nivel de ventilacin denominados Panel 3 y Panel 4 con

caractersticas similares a los paneles 1 y 2 (explotados y agotados actualmente). El

mtodo de explotacin empleado es Panel Caving Convencional en el rea tradicional y

subsectores.

25

Mina Reservas Norte Las reservas extrables corresponden a 127 Mt con una ley media

de 1,08% CuT y 0,023% de molibdeno. Para el ao 2011 se espera una produccin de

34.253 tpd, alcanzando su mximo de 39.000 tpd en el ao 2013. El sector est

programado hasta el ao 2022. La explotacin del sector es mediante mtodo Panel

Caving variante Hundimiento Avanzado por Calles (HAC), con desarrollo de armada de

zanja y construccin de punto de extraccin (sin conectar la zanja).

Mina Diablo Regimiento Las reservas extrables corresponden a 90,2 Mt con una ley

media de 0,86% CuT y 0,030% de molibdeno. Para el ao 2011 la produccin

comprometida es de 20.644 tpd, alcanzando su mxima produccin el ao 2015 con

30.000 tpd. Posteriormente el ritmo decrece hasta agotar las reservas del sector en el ao

2022, con 3.500 tpd. El mtodo de explotacin es un Panel Caving, por medio de la

variante Hundimiento Avanzado por Calles hacia el Este y Sur, mientras hacia el Oeste es

Hundimiento Convencional.

Mina Esmeralda Las reservas extrables corresponden a 211 Mt con una ley Media de

0,90% CuT y 0,022% de molibdeno. En el ao 2011 se estima una produccin de 25.090

tpd, alcanzando su rgimen entre los aos 2017 y 2025 con una produccin entorno a los

41.000 tpd, posteriormente su ritmo comienza a decrecer llegando el ao 2028 con 7.000

tpd (ao de cierre). El mtodo de explotacin para los bloques corresponde a un Panel

Caving con Hundimiento Convencional.

Mina Pilar Norte Sus reservas extrables corresponden a 29,4 Mt con una ley media de

1,29% CuT y 0,032% de molibdeno. El proyecto se encuentra en etapa de crecimiento, con

una produccin programada para el ao 2011 de 3.780 tpd, y operando a su capacidad de

rgimen de 17.000 tpd entre los aos 2014 a 2016. Su explotacin ser mediante Panel

Caving variante Hundimiento Avanzado por Calles (HAC), con desarrollo de armada de

zanja y construccin de punto de extraccin (sin conectar la zanja).

Sur Andes Pipa Las reservas extrables corresponden a 4,7 Mt con una ley media de

1,28% CuT y 0,015% de molibdeno. Para el ao 2011 se espera una produccin de 5.600

tpd, alcanzando su rgimen de 6.000 tpd en marzo del ao 2011. Posteriormente a fines de

diciembre de 2012 el ritmo decrece hasta agotar las reservas en agosto del ao 2013. El

mtodo definido para el sector es Panel Caving con Hundimiento Convencional.

26

Rajo Sur Sus reservas extrables son de 30 Mt con una ley media de 0,71% CuT y 0,006%

Molibdeno. Su pre-stripping comenz el ao 2011, su produccin inicia el ao 2012 con

11.000 tpd para alcanzar su rgimen entre los aos 2013 y 2016 con una produccin de

15.000 tpd, hasta agotar sus reservas el 2017.

Extensin Norte Sur Andes Pipa Su ritmo de rgimen es de 3.500 tpd, que se alcanzar

en marzo de 2012 y se mantiene durante 2013. La fecha lmite de explotacin est definida

por el inicio de produccin del Proyecto Dacita el ao 2014.

Extensin Fw Pipa Norte Su ritmo de rgimen es de 3.500 tpd, se alcanza en junio de

2012 y se mantiene durante el ao 2013. La fecha lmite de explotacin est definida por el

inicio de produccin del sector Dacita el ao 2014. El sector utiliza mtodo Panel Caving

con variante de Hundimiento del tipo Convencional.

2.6.2. Sectores productivos futuros

Se muestra a continuacin los futuros proyectos que estn planeados poner en operacin durante

los prximos aos, asegurando de esta forma, la continuidad operacional de la Divisin El

Teniente. Entre estos se encuentra uno de los cuatro proyectos estructurales de CODELCO, el

Nuevo Nivel Mina, el cual permitir mantener la capacidad de El Teniente en las actuales 137.000

toneladas por da (tpd), que equivalen a una produccin en rgimen en torno a 430.000 toneladas

de cobre fino al ao. Y deja abierta la opcin, hacia el ao 2020, de tomar la decisin de iniciar las

obras necesarias para poder llegar a producir 180.000 tpd.

Pacfico Superior Sus reservas extrables son de 17.4 Mt, con una ley media de 0,84%

CuT y 0,022% de molibdeno. Su produccin inicia el ao 2015 con 2.075 tpd para alcanzar

su rgimen entre los aos 2018 y 2019 con una produccin de 13.000 tpd, hasta agotar

sus reservas el 2020 con 5.000 tpd. El mtodo de explotacin considerado para este

proyecto es Panel Caving con Hundimiento Convencional.

Dacita Sus reservas extrables son de 36,84 Mt, con una ley media de 1,21% CuT y

0,019% de molibdeno. Su produccin inicia el ao 2014 con 650 tpd para alcanzar su

rgimen en el ao 2020 con una produccin de 17.000 tpd, el sector puede mantenerse

27

hasta el 2022 en que debe dar paso a la produccin el sector Norte del Nuevo Nivel Mina.

El mtodo de explotacin propuesto en la fase de estudio para el sector Dacita

corresponde a un Panel Caving con Hundimiento Convencional. Adems se considera una

etapa de preacondicionamiento del macizo rocoso.

Nuevo Nivel Mina (PNNM) El Proyecto Nuevo Nivel Mina se encuentra ubicado bajo el

nivel de transporte principal Ten 8 y est compuesto por 5 sectores: NNM Andes Norte,

NNM Andes Sur, NNM Norte, NNM Sur y NNM Pacifico. La ubicacin del nivel de

hundimiento definido para la totalidad del proyecto est a la cota 1.880. Las reservas del

NNM, se incorporan a la produccin a partir del ao 2017 con un ritmo de 1.400 tpd y

alcanzan la produccin de rgimen de 180 ktpd el ao 2029, mantenindose sta hasta el

ao 2039, donde comienza a decrecer el ritmo de produccin, para finalmente llegar a las

10.000 tpd en ao 2060.

Nivel Profundo Este Proyecto con ingeniera exploratoria como respaldo, est ubicado

400 m bajo el NNM. Las reservas extrables de este sector estimadas son del orden de

1.910 Mt, con una ley de 0,75% CuT, 0,022 MoT, para un nivel de hundimiento ubicado a

la cota 1.480. Este sector est considerado entrar en produccin en el ao 2040 con el fin

de mantener la capacidad de procesamiento de 180 ktpd en largo plazo. Su vida productiva

est estimada hasta el ao 2087.

2.7 GEOTECNIA

La roca primaria de la mina El Teniente consiste de distintos tipos litolgicos y de distintos tipos de

estructuras geolgicas.

Se define macizo rocoso primario de El Teniente como un volumen importante de roca que se

encuentra intersectado, total y/o parcialmente, por estructuras geolgicas.

Las litologas que se reconocen corresponden principalmente al complejo de intrusivos mficos

bsicos, denominado CMET (gabros, diabasas y prfidos baslticos); adems, se reconocen

intrusivos flsicos (tonalita, prfidos diortico, dactico y lattico) y brechas hidrotermales e gneas.

28

Los tipos de estructuras geolgicas que se reconocen en la roca primaria corresponden a: fallas,

vetillas falladas, vetillas del tipo stockwork, las cuales tienen distintos tipos de rellenos

mineralgicos, y fracturas. Las fracturas son escasas y la falta de ellas le da el carcter de

masividad a la roca primaria, lo que se traduce en un macizo rocoso escasamente fracturado e

impermeable.

2.7.1 Clasificacin Geotcnica del Macizo Rocoso

En el Teniente se han empleado diversos sistemas de clasificacin del macizo rocoso. Por

ejemplo, el Rock Mass Rating (RMR) de Laubscher (1990), el Q de Barton (actualizacin de 1993),

el Intact Rock Mass Rating (IRMR) de Laubscher & Jakubec (2002) y el GSI de Marinos & Hoek

(2000).

Los parmetros utilizados por los diferentes sistemas de clasificacin del macizo rocoso, en

general, estn relacionados con las caractersticas geomtricas de las estructuras presentes

(frecuencia o espaciamiento, rugosidad, planaridad, alteracin) y su relleno mineralgico; y con

alguna propiedad fsica (Compresin Uniaxial Simple) de una probeta representativa de la litologa

a caracterizar y que es medido a travs de ensayos de laboratorio. Algunos sistemas consideran,

adems, esfuerzos y condicin de agua.

La aplicacin de estos ndices de calidad de macizo rocoso se ha hecho sobre una zonificacin del

macizo rocoso que da origen a la unidad geotcnica. La unidad geotcnica se define por la

litologa, mena y dominio estructural. Dado que en El Teniente no existen fracturas como se

entiende habitualmente en las Clasificaciones Geotcnicas, si no que el macizo rocoso se

compone de abundantes vetillas selladas con minerales que constituyen un denso stockwork, se

utiliz el trmino fractura en aquellas discontinuidades geolgicas que se separaban al tronar el

macizo durante el desarrollo de las galeras (estructuras que forman bloques). Tambin, las

caractersticas de las estructuras geolgicas se obtienen desde sondajes de diamantina,

especialmente para sectores donde no se cuenta con abundantes galeras, como por ejemplos

proyectos mineros.

La tabla 2 - 4 resume para diferentes unidades litolgicas diferentes ndices de calidad de macizo

rocoso.

29

Tabla 2-4 ndice de calidad de Macizo Rocoso, Mina El Teniente a Cota 2190 m.s.n.m. [1]

Unidad

IRMR

(Laubscher &

Jakubec, 2002)

GSI (Marinos &

Hoek, 2000)

RMR (Laubscher,

1990)

CMET Primario Hw* 55-60 65-90 50-60

CMET Primario Fw 50-55 65-85 42-53

Prfido Diortico 1 60-64 75-95 55-65

Prfido Dactico 1 58-64 75-95 65-70

Brecha Hidrotermal Anhidrita 58-64 75-95 60-70

Brecha Braden Primario 68-72 80-100 60-70

Prfido Lattico 64-67 80-95 65-75

* En una franja adherida a la Brecha Braden alcanza IRMR hasta 65

2.7.2 Clasificacin de Estructuras Geolgicas

Las estructuras geolgicas, los esfuerzos inducidos por la minera, los esfuerzos naturales

(columna de roca, tectnicos), la operacin minera (velocidades de extraccin, definicin zona de

inicio de caving, geometra de frentes de socavacin y extraccin, mtodo de explotacin, diseos

de perforacin y tronadura), los diseos de construcciones (malla de extraccin, bateas, puntos de

extraccin) y de fortificacin (perno, malla, shotcrete, cables), juegan un rol fundamental en el

comportamiento a travs del tiempo del macizo rocoso, permitiendo la estabilidad o inestabilidad

de las obras mineras y/o civiles.

Las diferentes aplicaciones geotcnicas, que demandan los procesos en la mina El Teniente

dependen de la escala a considerar y estn definidas por los tipos litolgicos y de estructuras

geolgicas que participan de ellos.

30

En mina El Teniente las estructuras geolgicas se clasifican de acuerdo a su traza o longitud

conocida, espesor y tipo de relleno. De acuerdo a la traza de las estructuras, stas se clasifican

en: estructuras menores, cuya traza es menor a 4 m; estructuras intermedias, cuya traza est

entre 4 m y 100 m; estructuras mayores, cuya traza est entre 100 m y 500 m; estructuras

maestras, cuya traza est entre 500 m y 1.000 m; y estructuras distritales, cuya traza supera los

1.000 m. La tabla 2 - 5 muestra la clasificacin de las estructuras.

Tabla 2-5 Clasificacin de las Estructuras, sobre la base de su persistencia [1]

Tipo de Estructuras Persistencia Expresin Mina

Estructuras Maestras Traza > 150m Cruza varios niveles

Estructuras Mayores 30-40m < Traza < 150m Visible en 2 o ms labores

Estructuras Intermedias 4m < Traza < 30-40m Cruza 1 labor

Estructuras Menores Traza < 4m No cruza labor

La figura 2-5 conceptualiza los principales problemas geotcnicos y, de acuerdo a la escala, define

qu tipo de estructuras geolgicas estn involucradas (mayores, intermedias, menores).

31

Figura 2-5 Problemas geotcnicos asociados a tipos de estructuras [1]

2.7.2.1 Estructuras Maestras

Estas estructuras corresponden a fallas geolgicas mayores que se caracterizan por su gran

persistencia (cruzan varios niveles y tiene trazas o largos mayores a 500 m). Estas estructuras

usualmente presentan rellenos de salbanda arcillosa con potencia centimtricas a decimtricas.

Las fallas maestras reconocidas en el yacimiento El Teniente se presentan en Tabla 2.5. Los entes

estructurales que poseen una mayor continuidad de la Mina El Teniente son las Fallas Maestras

P y N1, las cuales han sido reconocidas hasta el nivel Teniente 8.

Tabla 2-6 Clasificacin Estructuras Maestras Mina El Teniente [3]

Estructura Rumbo () Manteo () Continuidad (m) Sector Productivo

Falla P N 50-60 E 70-90 900 Ten 4 Sur y Ten 8

Falla N1 N70-80 E 70-90 750 Sub-6 y Ten 8

Falla Teniente Sur 1 N 45-55 E 70-90 590 Ten 4 Sur

Falla B N 50-65 E 80-90 570 Esmeralda y Ten 4

Falla C N 75-85 E 60-70 N 540 Ten Sub-6

Falla S N 65-75 E 70-90 510 Ten 4 Sur

Falla G N 75-85 E 60-90 N 510 Ten Sub-6

32

2.7.2.2 Estructuras Intermedias y Mayores

Las estructuras mayores e intermedias de la mina son clasificadas como fallas, vetillas

tardimagmticas, vetillas principales y vetillas tardas segn su relleno. Corresponden

principalmente a fallas con rumbos preferenciales N60E 20 y N50W 20 con sistemas

secundarios N00E 30 y N90E 10, todos ellos con manteos subverticales (60 - 90, con

valores tpicos entre 80 a 90). En la Tabla 2.6 se presentan las Fallas Mayores reconocidas en la

Mina El Teniente.

Tabla 2-7 Clasificacin Estructuras Mayores Mina El Teniente, [3]

Estructura Rumbo () Manteo () Continuidad

(m) Sector Productivo donde

est reconocida

Falla Teniente Sur 2 N 60-80 E 70-90 110

Mina Teniente 4 Sur Falla Teniente Sur Sur 1 N 50-60 E 80-90 250

Falla Teniente Sur Sur 2 N 50-60 E 80-91 150

Falla Teniente Sur Sur 3 N 50-60 E 80-92 280

Falla F N 75-85 E 70-90 310 Ten Sub-6

N2 N 60-70 E 70-90 120 Teniente 5 Pilares Norte

2.7.2.3 Estructuras Menores

Las estructuras menores tienen distintos tipos de rellenos, son selladas y conforman un denso

enrejado polidireccional denominado Stockwork (Figuras 2.14a y 2.14b). Al interior de la

mina son reconocidas mediante lneas de detalles a escala 1:100, las cuales se hacen en las

tres direcciones ortogonales (s existe una estructura intermedia o mayor

Tesis - Fabian Lazo Oct 2013 Final

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