Tesis Juan Carlos Arce Pino Mallas de Extraccion

8/17/2019 Tesis Juan Carlos Arce Pino Mallas de Extraccion

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS

DIMENSIONAMIENTO DE DISTANCIAS ENTRE PUNTOS DE EXTRACCION Y

NIVELES DE PRODUCCION - SOCAVACION PARA METODO PANEL CAVING EN

ROCA PRIMARIA MINA EL TENIENTE

TRABAJO DE TITULACION PRESENTADO EN

CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER

EL TITULO DE INGENIERO CIVIL EN MINAS

PROFESOR GUIA: SR. EDUARDO CONTRERAS.

TUTOR DIVISION EL TENIENTE: SR. PATRICIO CAVIERES.

JUAN CARLOS ARCE PINO

2002


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Dedico este trabajo a toda mi familia, que de

alguna u otra forma hicieron posible llegar al

final del camino, en especial a mis padres y

hermanos.


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AGRADECIMIENTOS

A través de estas líneas quisiera manifestar mis más sinceros agradecimientos a todas aquellas personas

que de alguna u otra forma ayudaron a la realización de este trabajo de titulación.

En primer lugar quiero agradecer a mis padres y hermanos, que han sido un pilar muy importante de

apoyo, cuya ayuda fue muy importante para la materialización de este trabajo.

También, quiero agradecer al personal de la Superintendencia Planificación Minero Metalúrgica,

específicamente a las áreas Ingeniería de Rocas y Diseño Minero, cuyas personas me acogieron y

brindaron su apoyo, para llevar a cabo con éxito cada una de las partes de este trabajo.

En forma particular quiero dar mis sinceros agradecimientos a las siguientes personas: Sr. Patricio

Cavieres R., Area Ingeniería de Rocas, Codelco El Teniente; Sr. José Alvial, Area ProgramaciónProducción Mina, Codelco El Teniente; Sr. Osvaldo Pasten M., Area Perforación y Tronadura, Codelco El

Teniente; Sr. Osvaldo Pasten V., Area Diseño Minero, Minmetal; Sr. Federico Wellmann, Area Proyectos

Especiales, Codelco El Teniente; entre otras personas.

Además a mi profesor guía Sr. Ing. Eduardo Contreras M., quien me aconsejó y orientó durante el

desarrollo de este trabajo de Memoria.

Juan Carlos Arce Pino


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RESUMEN

El presente trabajo consiste en el dimensionamiento y/o parametrización de las Mallas de Extracción para

el método Panel Caving, específicamente en roca primaria. Donde se determina en primer lugar, la

distancia entre los Puntos de Extracción y en segundo lugar la distancia entre los niveles de Producción y

Socavación (Hundimiento).

La distancia entre los puntos de extracción se determina a través de cuatro etapas de análisis y estudio,

las cuales son:

1. Análisis de las teorías de Flujo gravitacional que existen para determinar el radio del Elipsoide de

Extracción asociado a una determinada calidad de macizo rocoso.

2. Evaluación de las distribuciones geométricas de elipsoides de extracción, para determinar desde un

punto de vista técnico aquellas más adecuadas.3. Evaluación técnica de los tipos de mallas de extracción que existen, analizando aquellas que se

podrían aplicar en Panel Caving, para establecer el tipo de malla más adecuado.

4. Operativización de la malla de extracción, considerando aspectos operacionales y las dimensiones de

los equipos LHD a utilizar, para determinar la distancia final entre los puntos de extracción.

Se ha establecido que la distancia final entre los puntos de extracción depende del radio del elipsoide, del

grado de interacción entre elipsoides y del largo de los equipos LHD. Así, para las mallas de extracción

de grandes dimensiones (17 x 20 m), resulta más conveniente el uso de equipos LHD grandes (13 yd3).

Por el contrario para mallas pequeñas (15 x 17.32 m), resulta más conveniente el uso de equipos LHDpequeños (6 yd

3).

La determinación de la distancia entre los niveles de producción y socavación (hundimiento), se realiza

mediante la parametrización de las geometrías de las bateas utilizadas para cada una de las variantes de

Panel Caving. Es así como para la variante Hundimiento Convencional se tiene un tipo de batea especial,

cuya construcción se hace en dos etapas, la primera desde el nivel de producción y la segunda desde el

nivel de hundimiento. Y para el caso de las variantes Hundimiento Previo y Hundimiento Avanzado, se

utiliza un tipo de batea construida íntegramente desde el nivel de producción (Batea Tipo Esmeralda).

La distancia entre los niveles de producción y hundimiento, así como la altura del Crown Pillar dependen

de la geometría final de Batea.


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INDICE GENERAL

AGRADECIMIENTOS

RESUMEN

CAPITULO Nº 1

INTRODUCCION 1

1.1.- Generalidades. 1

1.2.- Objetivos. 2

1.3.- Importancia del Estudio y Limitaciones. 2

1.4.- Metodología de Trabajo. 3

CAPITULO Nº 2

ANTECEDENTES GENERALES DE LA MINA EL TENIENTE 5

2.1.- Introducción. 5

2.2.- Reseña Histórica. 5

2.3.- Ubicación. 6

2.4.- Clima. 9

2.5.- Tipo de Yacimiento. 9

2.6.- Geometría del Yacimiento. 10

2.7.- Geología y Génesis del Yacimiento. 12

2.7.1.- Geología Local. 122.7.2.- Litología. 12

2.7.3.- Estructuras. 14

2.8.- Alteración y Mineralización. 17

2.8.1.- Proceso de Alteración. 17

2.8.2.- Descripción de la Mena. 19

2.8.2.1.- Mena Primaria. 19

2.8.2.2.- Mena Secundaria. 20

CAPITULO Nº 3

CARACTERIZACION GEOTECNICA - GEOMECANICA 21

3.1.- Generalidades. 21

3.2.- Sistema de Clasificación del Macizo Rocoso. 21

3.3.- Caracterización de la Roca Intacta. 22

3.4.- Evaluación del efecto de Escala. 24


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3.5.- Caracterización del Macizo Rocoso. 25

3.6.- Campo de Esfuerzos. 26

3.7.- Sistemas de Fortificación. 28

3.8.- Variables de Planificación Geomecánica. 29

3.9.- Altura de Columna en Roca Primaria. 31

CAPITULO Nº 4

METODOS DE EXPLOTACION - RECURSOS - PROCESO PRODUCTIVO 33

4.1.- Métodos de Explotación. 33

4.1.1- Introducción. 33

4.1.2.- Block Caving con Sistema Buitras. 35

4.1.3.- Block Caving con Sistema Scrapers. 37

4.1.4.- Panel Caving Hundimiento Convencional. 384.1.4.1.- Panel Caving Traspaso Vía LHD. 38

4.1.4.2.- Panel Caving Martillos Picadores en el Punto de Extracción. 40

4.1.4.3.- Panel Caving con Forzamiento. 41

4.1.5.- Panel Caving Hundimiento Previo. 42

4.1.6.- Panel Caving Hundimiento Avanzado. 43

4.1.7.- Conclusiones sobre Métodos de Explotación. 46

4.2.- Recursos Minerales en Mina El Teniente. 47

4.2.1.- Muestreo. 47

4.2.2.- Manejo de la Información. 484.2.3.- Categorización de Recursos Vigentes. 49

4.2.4.- Clasificación Económica de los Recursos. 50

4.3.- Proceso Productivo División El Teniente. 52

CAPITULO Nº 5

FLUJO GRAVITACIONAL DE PARTICULAS 56


5.2.- Parámetros que inciden en el Flujo Gravitacional. 57

5.3.- Teorías de Flujo Gravitacional de Partículas. 58

5.3.1.- Teoría de Richardson (1981) 58

5.3.2.- Teoría de Brown y Hawksley (1946) 60

5.3.3.- Teoría de Janelid y Kvapil (1966). 61

5.3.4.- Flujo Másico. 67

5.3.5.- Flujo Gravitacional para puntos de extracción adyacentes. 69


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5.3.5.1.- Superposición de elipsoides de Tiraje. 69

5.3.5.2.- Teoría del Tiraje Interactivo D. Laubscher (1981). 71

5.3.6.- Estudios Recientes (Susaeta - Díaz). 75

5.4.- Análisis de las teorías de Flujo Gravitacional. 79

5.4.1.- Aporte de las teorías de Flujo. 79

5.4.2.- Comparación de las teorías de Flujo Gravitacional. 80

5.5.- Conclusiones teorías de Flujo Gravitacional. 83

CAPITULO N° 6

DIAMETRO DEL ELIPSOIDE DE EXTRACCION. 84

6.1.- Marco Teórico. 84

6.1.1.- Caracterización Geomecánica del Macizo Rocoso. 85

6.1.2.- Proceso de Fragmentación de la Roca. 866.1.3.- Descripción de la Mena Primaria. 87

6.1.4.- Ancho del Punto de Extracción. 90

6.2. Metodología para determinar el Diámetro del Elipsoide. 91

6.3. Aplicación de la Metodología a un Caso Particular. 95

6.3.1.- Desarrollo. 95

6.3.2.- Análisis de Resultados. 98

6.4.- Conclusiones sobre el Diámetro del Elipsoide. 99

CAPITULO N° 7

DISTRIBUCION GEOMETRICA DE ELIPSOIDES DE EXTRACCION. 100


7.2.- Configuraciones Básicas de Elipsoides. 101

7.2.1- Configuración de Malla Cuadrada. 101

7.2.2- Configuración de Malla Triangular. 102

7.2.3- Configuración de Malla Mixta. 103

7.3.- Variantes de Configuraciones de Elipsoides. 104

7.4.- Criterios Geométricos de Comparación. 111

7.5.- Evaluación Geométrica a un Caso Particular. 115

7.6.- Análisis de Resultados. 117

7.7.- Conclusiones Distribución Geométrica de Elipsoides. 119


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CAPITULO N° 8

DISEÑO DE LA MALLA DE EXTRACCION Y OPERATIVIZACION 121

8.1.- Diseño Malla de Extracción. 121

8.1.1- Definición de Conceptos. 122

8.1.2.- Tipos de Mallas de Extracción. 124

8.1.2.1.- Malla Cuadrada. 125

8.1.2.2.- Malla Tipo Teniente. 127

8.1.2.3.- Malla Tipo Henderson. 130

8.1.3.- Selección del Tipo de Malla de Extracción. 134

8.1.4.- Análisis de Resultados. 138

8.1.5.- Conclusiones y Recomendaciones Diseño Malla de Extracción. 141

8.2.- Operativización de la Malla de Extracción. 142

8.2.1.- Introducción. 142

8.2.2.- Equipo de Carguío. 1428.2.2.1.- Tipos de equipo LHD. 143

8.2.2.2.- Selección tipo de equipo LHD. 146

8.2.2.3.- Benchmarking de equipos LHD. 147

8.2.3.- Sección de Galerías. 149

8.2.4.- Cálculo Largo de Zanja. 150

8.2.5.- Criterios de Comparación de Mallas de Extracción. 152

8.2.6.- Operativización de las Mallas Caso Particular. 153

8.2.6.1.- Mallas de Extracción para Análisis. 153

8.2.6.2.- Mallas de Extracción Operativizadas. 1558.2.6.3.- Cálculo de Indices Geométricos. 157

8.2.6.4.- Análisis de la Operativización. 157

8.2.6.5.- Conclusiones Operativización Malla de Extracción. 161

CAPITULO N° 9

DISEÑO DE BATEAS Y CROWN PILLAR. 162

9.1.- Análisis conceptual de Bateas. 162

9.2.- Diseño de Bateas. 167

9.2.1.- Criterio de Diseño de Bateas. 168

9.2.2.- Restricciones al Diseño de Bateas. 169

9.2.3.- Metodología de Diseño de Bateas. 170

9.2.4.- Diseño de Batea Perfil A-A. 171

9.2.5.- Diseño de Batea Perfil B-B. 176

9.3.- Análisis conceptual del Crown Pillar. 178


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9.3.1.- Criterios de Diseño del Crown Pillar. 179

9.3.2.- Benchmarking de los Crown Pillar. 179

9.3.3.- Problemas asociados al Crown Pillar. 180

9.4.- Análisis e Historia de las Bateas. 181

9.4.1.- Evolución de los Diseños de Bateas. 181

9.4.2.- Clasificación de Bateas. 182

9.4.3.- Análisis de los Tipos de Bateas. 183

9.5.- Diseño de Bateas y Crown Pillar (Aplicación Caso Particular). 187

9.5.1.- Batea para Hundimiento Convencional. 187

9.5.2.- Análisis de resultados Batea para Hundimiento Convencional. 193

9.5.3.- Batea para Hundimiento Previo y Avanzado. 195

9.5.4.- Análisis de resultados Batea para Hundimiento Previo y Avanzado. 202

9.6.- Conclusiones Diseño de Bateas y Crown Pillar. 203

CAPITULO Nº 10

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES GENERALES 204

10.1.- Conclusiones 204

10.2- Recomendaciones 206

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 208

ANEXOS ANEXO A: Unidades Litológicas.

ANEXO B: Control de Dilución.

ANEXO C: Clasificación Geomecánica Laubscher 1990.

ANEXO D: Ejemplos de Mallas de Extracción.

ANEXO E: Galerías Nivel de Producción y Tablas Operativización.

ANEXO F: Voladura de Bateas y Altura de Socavación.


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CAPITULO Nº 1.- INTRODUCCION

1.1.- GENERALIDADES

Uno de los objetivos de Codelco Chile es proyectarse en el tiempo como uno de los mayores productores

de cobre a nivel mundial. Para poder lograr dicho objetivo, la División El Teniente debe mantener y/o

aumentar su producción anual de finos. Por lo tanto surge continuamente la necesidad de incorporar

nuevos sectores productivos al proceso, para asegurar el cumplimiento de las metas de producción

programadas.

El paulatino agotamiento de las reservas en roca secundaria, dio paso a la explotación de reservas en

roca primaria, cuya fragmentación es más gruesa. Este cambio provocó un gran quiebre tecnológico,

donde las áreas Geomecánica y Diseño Minero de la División El Teniente tuvieron que dar soluciones

integrales, orientadas al aumento sistemático de las dimensiones de las Mallas de Extracción. Por ellosurgió la necesidad de diseñar labores adecuadas para la recepción de este mineral de fragmentación

más gruesa.

Es importante destacar además, que los nuevos sectores productivos y el futuro de la mina El Teniente,

se encuentran emplazados la mayoría en roca primaria.

El diseño minero es una tarea importante en el desarrollo de la ingeniería de nuevos proyectos, ya que

nos ayuda a determinar a priori la geometría y/o configuraciones de las labores e infraestructuras que

conforman un método de explotación subterráneo. Debido a las dificultades que presenta el diseñominero en el método Panel Caving, más específicamente en el diseño de las Mallas de Extracción, se

hace imprescindible la necesidad de contar con metodologías que ayuden a determinar y mejorar el

diseño de las mallas, asociadas a nuevos sectores productivos.

Bajo este concepto, la Superintendencia Planificación Minero Metalúrgica, plantea la necesidad de contar

con una nueva metodología, que concentre todos los procedimientos y criterios de diseño existentes, en

un solo documento de trabajo. La idea es generar una especie de manual de ayuda que facilite la tarea

del ingeniero proyectista en los estudios de las futuras Mallas de Extracción.


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1.2.- OBJETIVOS

Entre los principales objetivos que se intentan lograr con este trabajo, se pueden mencionar los

siguientes:

• Desarrollar una metodología de trabajo, que permita mejorar y agilizar el diseño minero de las Mallas

de Extracción para el método Panel Caving y sus variantes, específicamente en roca primaria.

• Determinación del dimensionamiento de las distancias entre puntos de extracción en las Mallas de

Extracción. También, se establecerá la distancia existente entre los niveles de Producción y

Hundimiento.

• Generar una herramienta de apoyo, a través de un documento de trabajo que sirva de ayuda y guía

para futuros estudios que se realicen en la División El Teniente, en lo referente al diseño de nuevasMallas de Extracción.

1.3.- IMPORTANCIA DEL ESTUDIO Y LIMITACIONES

La determinación del diseño de las Mallas de Extracción, hasta ahora se hace en base a la experiencia

adquirida en otros sectores productivos y con la asesoría de consultores expertos en la materia. De esta

forma queda en evidencia la necesidad de contar con una metodología de diseño integral, que ayude a

simplificar esta tarea y la cual permita un mejor aprovechamiento de los recursos humanos y económicos,destinados al diseño de las Mallas de Extracción para Panel Caving.

Una de las desventajas de no contar con una metodología como esta, es el mayor tiempo destinado a la

búsqueda del marco teórico y técnico que avale el diseño de las Mallas de Extracción. Al disponer de una

metodología se optimizará el tiempo de trabajo, se sabrá con certeza la información de entrada requerida,

los criterios de diseño y cálculos posibles de utilizar, para cada una de las Mallas de Extracción que se

pretenda diseñar.

Dado lo complicado que resultaría abordar todo el desarrollo del método Panel Caving, es que el

presente trabajo posee las siguientes limitaciones:

• Este estudio está limitado sólo a la roca primaria, por lo cual esta metodología sólo podrá ser

aplicada a sectores de la mina donde exista este tipo de roca.


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• El estudio comprenderá la zona existente entre los niveles de producción y hundimiento del método

Panel Caving, en las variantes Hundimiento Convencional, Hundimiento Previo y Hundimiento

Avanzado.

• Con respecto a la información de entrada requerida, sólo se hará referencia a la fuente de

información que dio origen a ella, como informes internos, planos u otros.

• Este estudio está restringido a una etapa de ingeniería conceptual, donde calidad de la información

corresponderá a este nivel de ingeniería.

• En este estudio no se contemplará una evaluación económica, pues el trabajo será restringido a una

evaluación sólo de carácter técnico.

1.4.- METODOLOGIA DE TRABAJO

Para cristalizar los objetivos planteados en este trabajo, deberán realizarse las siguientes tareas y

actividades:

• Recopilación de información bibliográfica, tales como: características geomecánicas del Macizo

Rocoso, Granulometría, teorías de Flujo Gravitacional, Distribuciones de Elipsoides de Extracción,

equipos de carguio LHD utilizados, tipos de mallas de extracción, tipos de Bateas, distancias entre

niveles de producción y hundimiento, alturas de Crown Pillar.

• Visitas a terreno a los distintos sectores productivos, para familiarizarse con la operación y establecer

un reconocimiento de las mallas de extracción en el nivel de producción.

• Elaboración de los criterios de diseño, asociados a cada uno de los pasos pertinentes a esta

metodología, mediante un análisis exhaustivo de la información recabada.

• Determinación del diámetro del Elipsoide de Extracción de la roca primaria, asociado a un sector

cualquiera de la mina. El diámetro del elipsoide es la base para el diseño de la Malla de Extracción.

• Selección de la configuración de Elipsoides de Extracción, mediante el estudio y evaluación de las

diversas distribuciones geométricas que existen.

• Diseño minero de la Malla de Extracción teórica. A la distribución de elipsoides seleccionada, se le

incorpora el trazado de las calles de producción y galerías zanjas, esto origina el concepto de “Malla


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de Extracción”. La Malla de Extracción queda definida con: la distancia entre calles perpendicular a

las calles, la distancia entre zanjas paralela a las calles y el ángulo calle/zanja.

• Operativización de la Malla de Extracción, mediante un análisis a los equipos LHD disponibles en el

mercado, así como también a los equipos utilizados en la mina El Teniente, se procede a diseñar la

Malla de Extracción considerando la geometría de los equipos LHD.

• Análisis vertical de la Malla de Extracción. Se debe incorporar la tercera dimensión mediante el

estudio de perfiles verticales. Las labores que definen la sección vertical de las Mallas de Extracción

son: la Batea y el Crown Pillar (Pilar Corona), cuyos diseños deben ser analizados para establecer

estándares válidos de diseño minero (geomecánicos, perforación y tronaduras, operacionales), y de

esta forma parámetrizar las geometrías de la Batea y del Crown Pillar.

•

Aplicación de esta metodología de diseño a un sector particular de la mina El Teniente, que estéemplazado en roca primaría. El caso será aplicado durante el desarrollo de cada una de las etapas

anteriores.


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CAPITULO Nº 2.- ANTECEDENTES GENERALES DE LA MINA EL TENIENTE

2.1.- INTRODUCCION

A poco mas de una hora de la ciudad de Rancagua, en la cordillera de los Andes comuna de Machalí, se

encuentra la mina subterránea de cobre más grande del mundo “El Teniente”, perteneciente a la División

El Teniente, cuyo propietario es el Estado de Chile a través de la Corporación Nacional del Cobre

(Codelco Chile).

Esta mina inició sus operaciones en el año 1905, y desde esa fecha a sido base del desarrollo y bienestar

para la región y una importante fuente de ingresos para el Estado.

Esta mina alcanza una producción anual de 340 mil toneladas de cobre fino y de 2 mil toneladas de

concentrado de molibdeno, que tienen como principal destino abastecer mercados internacionales.

2.2.- RESEÑA HISTORICA

De acuerdo a antecedentes históricos, este yacimiento de cobre fue descubierto por un oficial español

fugitivo en los años 1800, siendo los primeros registros de explotación en el año 1819, iniciándose desde

ese año la explotación del yacimiento en forma más o menos continua. El mineral de mayor ley era

escogido a mano y transportado en animales. La zona más importante de explotación estaba en un sector

denominado Fortuna.

Posteriormente, alrededor del año 1900, agotándose las reservas de mineral de alta ley para continuar la

producción, los propietarios contrataron los servicios del Ingeniero de Minas italiano Marcos Chiaponni,

quien inspeccionó el yacimiento y recomendó la instalación de una planta concentradora. Debido a la falta

de recursos de los propietarios, se buscó financiamiento en Europa, sin ningún éxito. En el año 1904 se

interesaron en el yacimiento los empresarios norteamericanos William Braden y E.W. Nash, quienes

fundan la compañía “Braden Copper Company”, la primera compañía propietaria de la mina El Teniente.

Las primeras inversiones contemplaron, la construcción de un camino para carretas y una planta

concentradora de minerales. Entre los años 1906 y 1911 se construyó el ferrocarril entre Rancagua y el

campamento minero de Sewell. Durante ese período de tiempo, los concentrados de cobre eran enviados

en carretas al pueblo de Graneros. En 1908 el “Grupo Guggenhein” tomó el control de la propiedad y

aumentó la capacidad de la planta concentradora. En 1915 la “Kennecott Copper Corporation” adquirió

los derechos de la compañía. Donde por ese entonces, el Concentrador de Sewell llegó a procesar hasta

36 mil toneladas diarias de mineral proveniente de la mina.


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En Abril del año1967, el estado de Chile adquiere a la “Kennecott Copper Corporation” el 51% de la

propiedad del yacimiento, constituyéndose la “Sociedad Minera El Teniente”. Bajo este convenio, a contar

del año 1970 se materializó una gran expansión de la mina en conjunto con la construcción de una nueva

planta concentradora en Colón aumentando la producción total a 63.000 toneladas de mineral por día.

Según una Reforma Constitucional, el 11 de Julio de 1971 la mina El Teniente pasa a ser propiedad del

estado de Chile. Y finalmente el año 1976, se forma la “Corporación Nacional del Cobre” (CODELCO), de

la cual forma parte División El Teniente.

Hoy la producción de la mina bordea las 100 mil (TPD), y se tiene considerado aumentar hasta 126 mil

(TPD) en un futuro plan de expansión. Hasta el año 1975, se habían extraído unas 500 millones de

toneladas de mineral, y entre ese año y 1995 se extrajeron otras 500 millones de toneladas. El plan

minero de los próximos 25 años estima extraer 1400 millones de toneladas, siendo las reservas de cobre

reconocidas de este yacimiento las mayores en el mundo (11000 millones de toneladas).

2.3.- UBICACION (1)

La Mina El Teniente se encuentra ubicada en la Cordillera de los Andes, comuna de Machali, a 50 Km al

Noreste de la Ciudad de Rancagua, provincia de Cachapoal VI Región Chile, en las figuras 2.1, 2.2 y 2.3

se aprecia la ubicación geográfica de la mina.

Las coordenadas geográficas del yacimiento son:

• Latitud: 34º 05' Sur.• Longitud: 70º 21' Oeste.

Las operaciones mineras se ubican una altura media de 2100 m.s.n.m.

Para acceder a la mina, existe una moderna carretera que ofrece gran seguridad y alto estándar, la

denominada “Carretera del Cobre” Pdte Eduardo Frei Montalva. Esta ruta une las localidades de

Rancagua con las instalaciones de Colon Alto, de allí el personal accede a la mina por vía ferrocarril, otra

parte del personal accede a la mina vía carretera hasta la misma mina por el "Tramo 5".


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Figura Nº 2.1 – Ubicación Mina el Teniente


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Figura Nº 2.2 – Mapa Ubicación Mina El Teniente

Figura Nº 2.3 – Fotografía Aérea de la División El Teniente


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2.4.- CLIMA (2) (3)

Si bien las operaciones mineras se encuentran de manera subterránea, donde las condiciones climáticas

del exterior no influyen en el proceso de extracción, si es importante destacar que existen servicios de

apoyo al proceso de extracción minera que se desarrollan en superficie.

El clima predominante en la zona donde se emplaza la infraestructura anexa a la Mina, específicamente

el área de Sewell, corresponde a un Clima Cordillerano, el cual presenta variaciones por efecto de la

altura, que alcanza su máximo en las altas cumbres de la Cordillera de los Andes. Durante un año normal

las precipitaciones alcanzan los 700 mm, y 1400 mm de precipitaciones nivosas. Las temperaturas

medias anuales se encuentran dentro de los 15º C, con variaciones en el día de entre 0.8º C y 25.2º C en

verano, y -9.3º y 24.4º C durante el invierno.

2.5.- TIPO DE YACIMIENTO (1)

El Teniente es un yacimiento del tipo "Pórfido Cuprífero" desarrollado por intrusivos calcoalcalinos en

rocas volcánicas terciarias, asignadas a la Formación Farellones. Tiene forma textural diseminada, ya

que el mineral se distribuye en forma más o menos uniforme en un gran cuerpo de roca.

Dada su forma aproximadamente vertical y su enterramiento, además de consideraciones climáticas, se

explota en forma subterránea. Los minerales económicos presentes son predominantemente súlfuros,

razón por la cual se utiliza el proceso metalúrgico de concentración llamado Flotación. La ausencia demetales preciosos (oro y plata) explica el hecho que no se realice refinación electrolítica en este

yacimiento.

El yacimiento está conformado por un cuerpo central estéril, de geometría similar a un cilindro en posición

vertical, denominado “Pipa” de 1.0 a 1.2 Km de diámetro, rodeado de mineralización en una extensión

radial variable entre 400 y 800 m, la roca predominante es la Andesita, en el lado Norte existe un cuerpo

de extensión Norte - Sur de Dacita y en el lado Sureste un gran cuerpo de Diorita, también existen

pequeñas intrusiones de Diorita en el lado Noreste y Este.

Area Mineralizada: 2 millones de m2

Extensión Vertical: 1800 m desde superficie

Cubierta Estéril: 50 a 150 m de espesor.


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2.6.- GEOMETRIA DEL YACIMIENTO (4)

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

una media luna y en su disposición espacial tiene la forma de un cilindro vertical, cuyas dimensiones son:

• Largo: 2.5 – 3.0 Km

• Ancho: 1.5 Km en la parte más extensa.

• Alto: Sobre 1 Km.

La mineralización de Cu y Mo se distribuye en la periferia de una chimenea de brecha (Formación

Braden), con una forma de cono invertido de 1000 a 1200 m de diámetro, y contenidos bajos de cobre y

molibdeno. Esta chimenea volcánica o Pipa, no tiene importancia económica y no tiene relación con la

mineralización, ya que se trata de un evento post-mineralización que destruyó parte de la mineralización

que se encontraba consolidada. La Pipa por su ubicación, dimensión y estabilidad es usada para

construir en ella la mayoría de las instalaciones de infraestructuras permanentes tales como: oficinas,talleres mecánicos, salas de chancado, piques de acceso y servicio, y otras. En las figuras 2.4 y 2.5 se

indican los distintos sectores productivos que conforman la Mina El Teniente, además se aprecia en el

centro la Pipa de Brecha.

Figura Nº 2.4 – Sectores Productivos Mina el Teniente y Pipa


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Figura Nº 2.5 – Isométrico de los Sectores Productivos por nivel Mina el Teniente


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2.7.- GEOLOGIA Y GENESIS DEL YACIMIENTO (4)

2.7.1.- GEOLOGIA LOCAL

El yacimiento El Teniente junto con el pórfido de Río Blanco – Los Bronces (situado a unos 100 Km al

Norte) pertenece a la faja andina del plioceno y constituyen un cluster cronológico y espacial. La

excepcional magnitud de este depósito lo ubica en la categoría de mega-depósito, contrasta la falta de

otros yacimientos porfíricos significativos de similar edad en los Andes Meridionales.

En este tipo de yacimiento se distinguen verticalmente tres zonas típicas de mineralización bien definidas,

las cuales son:

(a) Zona Oxidada o Lixiviada: Está constituida por una serie de minerales oxidados (limonita) sin valor

económico, producto de la lixiviación, meteorización y oxidación de súlfuros primarios de fierro y

cobre. Normalmente se encuentran en superficie cubiertas limoníticas, debido a que el cobre migra,estas cubiertas pueden actuar como indicadores en etapas de exploración minera.

(b) Zona de Enriquecimiento Secundario: El enriquecimiento supérgeno ha elevado la ley del mineral

convirtiendo esta zona en la más importante del yacimiento por sus altas leyes; 1.8% de cobre en

promedio. Los súlfuros secundarios son producto de la migración del cobre desde la parte superior

del yacimiento y se encuentran súlfuros secundarios como la Calcosina y Covelina.

(c) Zona Primaria: Está compuesta por súlfuros primarios de cobre como Calcopirita, Bornita, gangas

de cuarzo, Yeso, Anhidrita, Pirita y Turmalina. También se encuentra Molibdenita en pequeñacantidad, la cual se explota como subproducto. Las alteraciones más importantes son de tipo

Potásica, Sericítica y Propilítica. Las leyes de cobre disminuyen en promedio un 50% con respecto a

las leyes de los súlfuros secundario.

2.7.2.- LITOLOGIA

Las rocas mineralizadas son principalmente, andesitas terciarias que pertenecen a la formación

Farellones. Esta formación está intruida por el pórfido dacítico, pórfido diorítico, diorita, diorita cuarcífera y

además afectadas por alteración hidrotermal potásica. En la parte central del yacimiento se emplaza una

megaestructura denominada Chimenea Braden (diatrema) y posteriormente entorno a esta

megaestructura se emplaza la Brecha Marginal.

La Diorita, Diorita Sewell, está asociada a parte importante de la mineralización e integra un grupo de

cuerpos intrusivos alineados en dirección Norte – Sur, emplazados en rocas de la formación Farellones.


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La Diorita Sewell está constituida principalmente por plagioclasas en una matriz de microlitos de

plagioclasa, cuarzo y feldespato potásico. Esta roca presenta una alteración cuarzo sericítica moderada a

fuerte.

El stock tiene forma irregular y su extensión máxima es de 200 m, aumentando progresivamente en

profundidad. Tiene contactos transicionales y/o brechosos y presenta una costra externa de textura

porfídica, en la que se desarrolla una alteración potásica penetrativa, constituida por fenocristales de

plagioclasa, biotita y anfibola en una masa fundamental, que representa un 30% a 60% en volumen, de

cuarzo, microlitos de plagioclasa y feldespato potásico subordinado.

Por su parte, los apófisis tienen contactos tajantes o brechosos y están caracterizados por una fuerte

silicificación y sericificación en las partes altas, presentando una textura porfídica con alteración potásica

en profundidad.

El pórfido dacítico, al que se denomina Pórfido Teniente, ha sido reconocido en la parte norte del

yacimiento y es el principal responsable de la mineralización. Corresponde a un cuerpo tabular

subvertical de orientación Norte – Sur, con dimensiones máximas reconocidas de 1500 m de longitud y

200 m de potencia (nivel Teniente 6), el cual se encuentra cortado en superficie por la Quebrada

Teniente.

El pórfido dacítico, es una roca porfírica, con 40% a 50% de fenocristales de plagioclasa, cuarzo y biotita,

en una matriz de cuarzo, feldespato potásico y biotita. Presenta una intensidad variable de alteración

cuarzo – sericita. Está emplazado en andesitas, con contactos nítidos, pero de diseño irregular,prolongándose hacia la roca de caja mediante delgadas digitaciones que originan brechas de carácter

intrusivo.

Hacia el sur está truncado por la Chimenea Braden, desarrollándose una brecha de turmalina con clastos

angulosos del pórfido en la zona de contacto. Este intrusivo corresponde a una dacita rica en feldespato

alcalino y pobre en sílice.

El rasgo estructural más impresionante del yacimiento es la presencia de un complejo de brechas

emplazado en la parte central de éste, denominado Chimenea Braden. Esta diatrema tiene la forma de

cono invertido, casi circular en la planta, con su flanco Este subvertical, en tanto que el resto de su

contorno converge hacia el centro con inclinaciones de 60º a 70º. Esta brecha volcánica corresponde a

una roca con un 40% a 50% de clastos de variada composición, en una matriz de polvo de roca,

cementados por sericita y cantidades menores de turmalina, calcita y súlfuros. Los clastos son de forma

redondeada y de variados tamaños, los cuales oscilan entre los 2 cm y 2 m en porcentajes variables.

Estos clastos se presentan generalmente con una fuerte alteración sericítica y clorita.


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Las Brechas hidrotermales, denominada genéricamente Brecha marginal corresponde a una roca con un

30% a 40% de clastos. Los clastos son de forma angulosas, con tamaños que varían entre 5 y 20 cm y

con intensidades variables de alteración sericítica y clorítica, provenientes de las rocas inmediatamente

adyacentes, estos clastos son cementados con cuarzo, sericita, turmalina y cantidades menores de

anhidrita.

Además encontramos Brechas Hidrotermales de anhidrita, que corresponden a una roca con fragmentos

de andesita en una matriz de anhidrita. El porcentaje de anhidrita varia entre 10% y 20%.

El dique anular de latita, corresponde a un cuerpo de poca potencia y continuidad en la periferia de la

Chimenea Braden, emplazado en la parte noroeste de esta.

Más detalles de la Litología existente en la mina El Teniente en el anexo A.

2.7.3.- ESTRUCTURAS (3)

El fracturamiento regional está representado en el sector, por un sistema de fallas y vetas tempranas de

dirección predominante Noreste e inclinaciones subverticales, con una corrida promedio de 500 m, en un

área elongada en dirección Noreste de unos 10 Km de longitud, centrada en el yacimiento.

Los estudios realizados muestran la existencia de un juego principal de fallas subverticales de rumbo

Noreste en el yacimiento, las fallas N, N1 y N2 en el sector Norte y las fallas P, P1, y Sur-Sur asociadasal sector sur del yacimiento.

Estas estructuras presentan espesores variables entre 5 a 120 cm, con corridas entre 100 a 500 m,

siendo reconocidas en al menos dos niveles desde el Nivel Ten-4 LHD, hacia abajo. La falla P, ubicada

en el sector sur del yacimiento, es la que presenta los mayores espesores, hasta 1.2 m, sin embargo

existe una zona de falla de unos 4 m de potencia desarrollada en la intersección con la falla P, en el nivel

Ten-4 LHD, siguiendo en jerarquía, las fallas N1 y N2, con espesores máximos de 50 cm y la falla N con

potencias menores a 20 cm.

En resumen, las estructuras más notables forman un sistema principal de dirección predominante Noreste

e inclinaciones subverticales conjugado con un sistema secundario de dirección Noroeste, característico

de la etapa de alteración hidrotermal principal en las andesitas y los intrusivos mayores, y otro desarrollo

en la periferia de la chimenea de la Brecha, representado por estructuras de tensión de disposición

concéntrica y radial a ésta, las cuales caracterizan a la etapa hidrotermal tardía. La Brecha Braden


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presenta vetillas de la última etapa de alteración hidrotermal, disminuyendo progresivamente la

frecuencia de vetillas desde la etapa de alteración temprana hasta la póstuma.

Finalmente se encuentran fracturas no mineralizadas, las cuales poseen un lajamiento intenso (sheeting)

de poca inclinación reconocidos en sectores periféricos de la chimenea Braden y en las zonas de

contacto del pórfido dacítico con la Andesita.

La figura 2.6 es un modelo estructural del yacimiento El Teniente actualizado al año 1992, donde se

aprecian los principales sistemas estructurales que existen. La tabla 2.1 corresponde a las fallas más

importantes "Fallas Maestras", las cuales por su magnitud y potencia son las más conocidas.

Tabla Nº 2.1 - Fallas Maestras en Mina El Teniente (1)

Nombre Falla Ubicación Espacial

N - N1 - N2 Norte

B - K Centro

P - S - Sur-Sur Sur


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Fi ura Nº 2.6 – Geolo ía Distrital mina El Teniente – Diciembre 1992


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2.8.- ALTERACION Y MINERALIZACION (1) (3)

2.8.1.- PROCESO DE ALTERACION

El yacimiento El Teniente se formó principalmente en una sucesión de cuatro etapas hipógenas de

alteración y mineralización, posteriormente se superpone a todo este sistema una etapa Supérgena, ver

tabla 2.2. Dentro de las Etapa Supérgena podemos se encuentran las siguientes etapas:

(1) Etapa Tardimagmática:

Esta etapa se relaciona a las últimas fases de consolidación de la Diorita Sewell y del Pórfido Teniente.

La mineralización asociada a esta etapa ocurre en vetillas y en forma diseminada con una marcada

zonación en torno al pórfido dacítico, con un núcleo rico en Bornita, y una zona intermedia con

predominio de Calcopirita y una zona periférica con Pirita. La alteración Potásica se produce en el núcleodel pórfido en torno a la Chimenea Braden y consiste en que los minerales ferromagnesianos de la

Andesita se convirtieron en Biotita, formando una masa negra de finos cristales que se denomina

Andesita Biotizada y además se produce en forma masiva piritización y silicif icación en intrusivos. De una

manera aproximadamente sincrónica y en directo contacto con la alteración Potásica se genera una

extensa aureola externa, formada producto de la alteración propilítica, cuya paragénesis incluye

minerales de menor temperatura como Clorita, Epidota, etc.; además incluye abundante Anhidrita en las

fracturas y Pirita como único sulfuro.

(2) Etapa Hidrotermal Principal:

Esta etapa se superpone a la etapa Tardimagmática y se caracteriza por la asociación de cuarzo,

Sericita, Clorita y Anhidrita. Los principales sulfuros asociados a esta etapa son la Calcopirita y Pirita; los

que se encuentran diseminados en los halos, formando parte del relleno de las vetillas. La alteración

desarrollada en esta etapa es del tipo cuarzo-sericítica, que se forma por interacción de celdas

convectivas de aguas meteóricas con soluciones procedentes de cuerpos intrusivos en proceso de

cristalización.

En los pórfidos cupríferos se estima que este evento hidrotermal puede haber removido parte de la

mineralización depositada en la etapa inicial. En el caso de la mina El Teniente esta zona tiene escaso

desarrollo, ya que este yacimiento esta constituido por rocas volcánicas andesíticas, que son rocas

reactivas que tienden a neutralizar la acidez de las soluciones hidrotermales. El pórfido dacítico presenta

una alteración cuarzo-sericita moderada a débil, en tanto que la diorita tiene una alteración cuarzo-sericita

moderada a fuerte, que aumenta hacia niveles superiores.


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(3) Etapa Hidrotermal Tardía:

La etapa Hidrotermal Tardía, está relacionada al emplazamiento de anillo de Brecha Marginal, periférico a

la Brecha Braden. Se conoce como el cemento matriz de la brecha marginal, así como parte de la

alteración de sus fragmentos y se desarrolla además a través de halos de vetillas que se distribuyen en

una franja concéntrica al anillo de brechas de ancho máximo 150 m en los niveles superiores (Ten-4 Sur

a Ten-Sub6).

Esta alteración es del tipo Filica, que afecta a los clastos de la brecha marginal y como los halos de

vetilllas, en forma similar a la anterior, pero de menor frecuencia, se desarrolla a partir de la brecha

marginal, extendiéndose unos 100 a 150 m en una zona concéntrica a esta.

Las vetas y vetillas están rellenas con minerales como; Anhidrita, Cuarzo, Sericita, Turmalina, Clorita,

Calcita y Yeso. La mineralización sulfurada de esta etapa consiste en Calcopirita, Bornita, Pirita yTenantita. La mineralización de molibdeno ocurre como Molibdenita, principalmente en vetillas, durante

las tres etapas hipógenas ya descritas, aunque en mayor proporción está asociada a la primera de ellas.

(4) Etapa Póstuma:

En esta ultima etapa se encuentra principalmente alteración Sericitica - calcita restringida a la Brecha

Marginal, en vetillas de baja frecuencia afectando la matriz y los clastos de esta. Esta etapa de alteración

ésta relacionada a fluidos hidrotermales asociados a la consolidación de la Brecha Braden.

Dentro de los minerales se presentes se encuentran; Sericita, Calcita, Yeso, Cuarzo, Siderita, Ankerita,

Baritina, Anhidrita y Turmalina. Y como minerales de mena; Pirita, Calcopirita, Molibdenita, Molibdenita,

Esfelarita, Galena y Tenantita.

Tabla Nº 2.2 - Asociaciones mineralógicas que caracterizan a cada una de las Etapas Hipógena en El Teniente

Alteración

Fase Sub fase

Asociación Mineralógica de

Ganga

Asociación Mineralógica de

Mena

Temperatura

de Formación (ºC)

Potásica 450 - 650

Tardimagmática Propilítica

Cuarzo, Anhidrita, Feldespato.

Potásico (Pertita), Biotita, Clorita.

Calcopirita, Bornita, pirita,

Molibdenita. 250 - 450

Principal Cuarzo, Sericita, Clorita, Anhidrita. Calcopirita, Pirita, Molibdenita. 300

Hidrotermal

Tardía Anhidrita, Cuarzo, Sericita,

Turmalina, Yeso, Carbonato, Clorita.

Calcopirita, Bornita, Pirita,

Molibdenita, Tenantita.250 - 300

Póstuma ---

Sericita, Calcita, Yeso, Cuarzo,

Siderita, Ankerita, Baritina, Anhidrita,

Turmalina.

Pirita, Calcopirita, Molibdenita,

Esfalerita, galena, Tenantita.---


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(5) Etapa Supérgena:

Finalmente se desarrolla la etapa Supérgena, producto de la erosión e infiltración de aguas, que generó

un escurrimiento de aguas subterráneas oxigenadas en forma descendente, desde arriba hacia las zonas

de lixiviación, oxidación de los sulfuros y enriquecimiento secundario.

El flujo fue controlado por la permeabilidad relativa de las rocas presentes, y en este sentido la Chimenea

Braden, a causa de su menor fracturamiento y en menor medida el Pórfido Teniente, actuaron como

barreras naturales dando como resultado una Cuenca Secundaria, la que alcanza una profundidad entre

100 y 600 m, con un nivel de enriquecimiento secundario entre 100 y 500 m de espesor, cuyo mineral

característico es la Calcosina. En menor proporción aparecen Covelina, Cobre Nativo y Cuprita.

2.8.2- DESCRIPCION DE LA MENA2.8.2.1.- MENA PRIMARIA

La mineralización de la Roca Primaria se originó por la depositación de metales a partir de soluciones

calientes (hidrotermales), con contenidos de Cobre, Molibdeno, Hierro, Azufre y otros elementos en los

poros y fracturas de las rocas.

Este proceso es denominado primario (Hipógeno), por el hecho que las soluciones tienen su origen a una

profundidad de entre 1 a 5 km, en condiciones de altas presiones confinantes y temperaturas elevadas de

entre 250 a 500 ºC, esta mineralización es la que forma el yacimiento, y es responsable de la alteraciónde las rocas (ver tabla 2.2).

La alteración y mineralización primaria de las rocas, en general produce una cristalización de estos, con

la adicción de sulfuros y anhidratos. La Anhidrita (sulfato de calcio anhídrido) es un mineral duro y

compacto que está presente hasta en un 5 a 10 % del volumen rellenando poros y fracturas. De esta

manera, la roca queda totalmente sellada y el resultado es un macizo duro, cohesivo y de baja

permeabilidad, constituyendo un material difícil de extraer y de ley más baja que el mineral secundario.


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2.8.2.2.- MENA SECUNDARIA

Este proceso se encuentra activo hasta hoy, el cual consiste en la filtración de aguas superficiales a

través del macizo rocoso, las cuales debido a su carácter oxidante provoca los siguientes efectos:

• Oxidación de sulfuros primarios tales como: Pirita, Calcopirita.

• Disolución de la Anhidrita.

El proceso supérgeno por medio de la disolución extrajo buena parte de la Anhidrita que había,

convirtiéndola en yeso, la cual pasa a integrar las sales del agua fluvial dejando la roca reblandecida. El

cobre viaja en soluciones ácidas hacia abajo y se deposita cuando encuentra condiciones favorables,

constituyendo la zona de mena secundaria o enriquecimiento secundario.

De esta manera, tenemos que la mena secundaria es un material poroso, relativamente blando y con uncontenido de cobre más alto que el original (primario).

El mineral secundario en la mina se presenta a mayor profundidad en la parte norte de la mina, ya que el

flujo de agua, sigue la pendiente hacia la Quebrada Teniente (al Noreste), dando una vuelta alrededor de

la Chimenea Braden (impermeable). Su parte más profunda alcanza al nivel Sub-6.

En la tabla 2.3 se aprecia las principales características de la mena primaria y secundaria.

Tabla Nº2.3 - Características de la Mena Primaria y Secundaria en la mina El Teniente, MassMin 2000 (5)

Tipo MenaSulfuros de

Cobre

Ley CuPromedio

[%]

PesoEspecifico

[g/cc]

Porosidad[%]

RQD FF/m3RMR

Laubscher

Mena

Secundaria

Calcosina

(Cu2S)

Covelina

(CuS)

2.0 2.2 – 2.7 2 - 10 < 25 10 - 30 < 40

Mena

Primaria

Calcopirita

(CuFeS2)

Bornita

(Cu6FeS4)

1.0 2.7 – 2.9 0.09 - 0.88 > 80 5 - 9 50 - 60


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CAPITULO Nº 3.- CARACTERIZACION GEOTECNICA - GEOMECANICA

3.1.- GENERALIDADES

El objeto de la caracterización geotécnica de los distintos sectores del yacimiento, es llegar a determinar

una conjunción de parámetros en común, que tienen una mayor incidencia en la probabilidad de

ocurrencia de inestabilidades, tales como; estallidos de roca, colapsos, etc. Y de esta forma llegar a

encontrar un criterio de evaluación del riesgo esperado para cualquier sector con características

similares, dentro de los distintos sectores de la mina.

3.2.- SISTEMAS DE CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO

En minería subterránea para realizar una excavación, a priori se requiere realizar un diagnostico delmacizo rocoso, mediante métodos de conversión de elementos cualitativos en cuantitativos (numéricos),

es decir, un índice de clasificación geotécnico del macizo rocoso.

Durante las etapas de factibilidad, planificación detallada y diseño preliminar de un proyecto, cuando muy

poca información sobre el macizo rocoso; estado tensional y características hidrológicas son disponibles,

el uso de un sistema de clasificación es muy útil.

En la mina El Teniente se utilizan principalmente dos sistemas de clasificación geotécnica del macizo

rocoso; el Sistema RMR de Laubscher versión 1990 y el Sistema Q de Barton versión 1993. El detalle dela clasificación geotécnica de Laubscher se adjunta en el anexo C. En la actualidad se ha implementado

el uso del sistema de clasificación GSI propuesto por Hoek, índice que puede ser utilizado en el cálculo

de las propiedades geotécnicas del macizo rocoso.

La aplicación de estos índices se hace sobre una zonificación del macizo rocoso que da origen a la

unidad geotécnica. La unidad geotécnica se define por la litología, mena y dominio estructural. Cada

unidad geotécnica agrupa en forma homogénea propiedades de resistencia de la roca intacta, frecuencia

de fracturas (lineal y volumétrica) y resistencia de las discontinuidades.


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Según el sistema de Clasificación de Laubscher 90, se usan tres parámetros para fijar la calidad del

macizo rocoso, la resistencia de la roca intacta (IRS), fracturas por m3 (FF/m3) y condición de

discontinuidades Jc.

A modo de ejemplo; se presenta las propiedades geotécnicas del macizo rocoso para el proyecto Diablo

Regimiento, y del sector Ten Sub-5 Esmeralda Fw, ver tablas 3.1 y 3.2.

Tabla Nº 3.1 - Ejemplo parámetros geotécnicos del sector Esmeralda Fw (7)

Unidades

Geotécnicas

IRS

[MPa]FF/m

Jc

[Puntaje]

RMR

(Laubscher, 1990)

Clasificación

Geotécnica

Andesita Fw1 106 3.4 19 46 3B

Andesita Fw2 106 3.6 20 47 3B

Diorita 120 2.0 20 53 3A

Tabla Nº 3.2 - Ejemplo parámetros geotécnicos del sector Diablo Regimiento (6)

Unidades

Geotécnicas

IRS

[MPa]FF/m Jc

RMR

(Laubscher, 1990)

Clasificación

Geotécnica

Andesita Primaria 110 - 130 1.8 - 2.3 19 51 - 53 3A - 3B

Brecha hidrotermal 87 0.7 - 1.2 25 60 - 63 2B - 3A

Notas:

IRS: Resistencia en comprensión no confinada de la roca intacta.

FF/m: Fracturas por metro.

Jc: Rating asociado a la Condición de Fractura.

3.3.- CARACTERIZACION DE LA ROCA INTACTA

El término de roca intacta se define como, un volumen de roca relativamente “pequeño”, del orden de

2x10-4

m3, pero representativo de la fabrica de las rocas considerada, no debe contener irregularidades ni

defectos tales que influyan en su comportamiento mecánico “propio”, especialmente en lo que dice

relación con la cinemática de ruptura. El volumen de tamaño pequeño depende del volumen de material

considerado como macizo rocoso. Se entiende por irregularidades, a la presencia de cuerpos que puedan

afectar el comportamiento mecánico de la probeta (e.g. clastos de tamaño grande, amígdalas, vetillas,

estructuras selladas, etc.). Se entiende por defectos, a huecos, fracturas u otro tipo de discontinuidades

en la masa rocosa (e.g. poros, vesículas, fracturas, estructuras abiertas, etc.).

Para lograr la caracterización de la roca intacta representativa del macizo rocoso se deben revisar,

analizar y evaluar una serie de resultados de ensayos de laboratorio para proponer los valores

característicos o de diseño para los distintos parámetros geotécnicos–geomecánicos que caracterizan la


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roca intacta de las distintas litologías presentes en los sectores de interés. Para la caracterización de la

roca intacta se emplea el método de Hoek & Brown, las propiedades se obtienen a través de un análisis

estadístico de los datos obtenidos en una serie de ensayos triaxiales sobre muestras de roca.

Para obtener resultados representativos se deben seleccionar las muestras desde varios puntos dentro

del macizo rocoso de una manera sistemática, procurando incluir el mismo tipo de material y las

condiciones típicas de la petrofábrica, pero que no afecten el comportamiento mecánico “propio” de la

roca considerada. Además se asume que las variaciones en las propiedades de la roca son debido a las

mismas causas.

En la tabla 3.3, se resumen las propiedades de la roca intacta de diferentes litologías presentes en los

sectores de la Mina El Teniente.

Tabla Nº 3.3 - Propiedades de la roca intacta para los macizos rocosos presentes en Mina El Teniente (4)

Tipo LitológicoPeso Unitario

[Ton/m3]

mi[Hoek - Brown]

Resistencia a la Compresión

no Confinada, σσσσci[MPa]

UCS[MPa]

Andesita Tardía 2.75 ± 0.10 17.0 100 125 ± 30

Andesita Norte 2.75 ± 0.15 17.3 87 100 ± 15

Brecha Ignea de Andesita 2.70 ± 0.15 20.5 103 100 ± 30

Diorita 2.75 ± 0.05 26.0 130 140 ± 30

Brecha Ignea de Diorita 2.70 ± 0.15 24.0 120 140 ± 150

Brecha Hidrotermal de Anhidrita 2.80 ± 0.05 17.0 100 115 ± 40

Notas:

mi. Parámetro del criterio de falla de Hoek-Brown.

σci: Resistencia en compresión no confinada según el criterio de falla Hoek-Brown.

UCS: Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta.


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σσσσ cd = σσσσ c50 x ( 50 ) / d(3.1)

3.4.- EVALUACION DEL EFECTO DE ESCALA

Para determinar el comportamiento mecánico del macizo rocoso, se debe tener presente las variaciones

que experimentan las propiedades mecánicas del material, como consecuencia de: pequeñas variaciones

en la estructura, constituyentes minerales, tamaño de granos, porosidad, presencia de microfracturas,

incremento del volumen de la muestra, etc. En el caso del método de Hoek & Brown el efecto de estas

variables esta considerado en las constantes m y s. Los resultados para alguna muestra individual son

aplicables para aquel punto dentro del macizo rocoso, en el cual la muestra fue obtenida, pero es

cuestionable si los resultados son aplicables para un volumen mucho mayor de roca.

Las relaciones empíricas para evaluar el efecto de escala (ver Hoek & Brown (1997)) se basan en datos

recopilados sobre resistencia y deformabilidad del macizo en volúmenes de roca menores a 106 m

3, por lo

tanto no son representativos para casos de volúmenes mayores. La tendencia actual para determinar las

propiedades mecánicas del macizo rocoso es “escalar” las propiedades de la roca intacta mediantealguna correlación, usualmente empírica, que permita considerar la “calidad geotécnica” del macizo como

una especie de “castigo”, asignado a las propiedades de la roca intacta. El índice Geológico de

Resistencia (GSI), propuesto por Hoek (1994) y Hoek, Kaiser & Bawden (1995), proporcionan un sistema

para estimar un “ajuste” de las propiedades mecánicas para el macizo rocoso bajo diferentes condiciones

geológicas.

Actualmente en la industria minera (e.g. mina El Teniente) la tendencia es utilizar el método generalizado

de Hoek & Brown para evaluar la resistencia del macizo rocoso, bajo una condición triaxial. Este criterio

de falla involucra la resistencia de la roca intacta, modificada en orden a considerar la influencia de lasdiscontinuidades. Los autores de este criterio sugieren que la disminución de la resistencia se debe a la

mayor probabilidad de falla, en forma transgranular e intergranular al interior de la roca intacta, ya que al

aumentar el tamaño de la probeta ensayada se incluye mayor cantidad de granos. La influencia de la

muestra en la resistencia de la roca es sintetizada en la siguiente ecuación:

Donde

σcd: Resistencia en compresión uniaxial de una muestra de roca de diámetro d.

d: Diámetro de la muestra de roca en mm.

σc50: Resistencia en compresión uniaxial de una muestra de diámetro 50 mm.


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(3.2)

Para evaluar el módulo de deformabilidad se puede recurrir a la relación empírica, entre el módulo de

deformación del in situ y la clasificación RMRB de Bieniawski (o el GSI), propuesta por Serafim y Pereira

(1983). Esta relación se basa en un análisis retrospectivo de las deformaciones observadas en

fundaciones de presas, y se ha encontrado que funciona bien para el caso de macizos rocosos

competentes o de buena calidad. Basándose en observaciones prácticas y back-analysis del

comportamiento observado en excavaciones en macizos rocosos poco competentes o de mala calidad

geotécnica, se propone la siguiente modificación a la ecuación de Serafim y Pereira para aquellos casos

donde la resistencia a la compresión de los trozos de roca intacta, σ ci, es menor a 100 MPa:

Para aplicar el criterio de Hoek & Brown en la mina El Teniente se han desarrollado algunas

adaptaciones, ya que las relaciones empíricas de estos autores fueron desarrolladas para macizos

rocosos fracturados, por lo que no son aplicables a macizos rocosos masivos o poco fracturado, cual es

el caso de la Brecha Braden y del macizo rocoso primario de la mina El Teniente. Los métodos

actualmente utilizados para evaluar las propiedades geomecánicas del macizo rocoso, son aplicables al

caso de macizos rocosos fracturados, con una cantidad de sistemas de estructuras, tal que se tiene un

comportamiento isotrópico, y con estructuras orientadas de tal forma que no influyan en la cinemática de

ruptura del macizo rocoso.

3.5.- CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO

El macizo rocoso se define como: “Un volumen importante de roca que esta formado por substancia

rocosa, discontinuidades y agua". La interacción de estos elementos durante una solicitud de esfuerzos

resulta en un comportamiento complejo, que incluso se acentúa más debido a la variación de las

propiedades con el efecto de escala. El macizo rocoso esta formado por un conjunto de piezas o bloques

(los bloques más pequeños corresponderían a “roca intacta”), cuyas geometrías y distribución de

tamaños queda definida por las estructuras geológicas.

Para caracterizar las propiedades mecánicas del macizo rocoso se utilizan las relaciones empíricas

propuestas el método de Hoek & Brown (1997), las cuales permiten obtener las propiedades del macizo

rocoso a partir de un escalamiento de las propiedades de la roca intacta. Como este método corresponde

en esencia a un análisis estadístico, la calidad de la caracterización de las propiedades depende del

espacio muestral.

Em = ( σσσσci /100) x 10( (GSI – 10 ) / 40)


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La tabla 3.4 corresponde a un resumen de las propiedades del macizo rocoso presentes la mina El

Teniente.

Tabla Nº 3.4 - Propiedades mecánicas de los macizos rocosos presentes en la Mina El Teniente

Tipo de Litología

m b

[Hoek & Brown]

s

[Hoek - Brown]

E m

[Gpa]

Andesita Tardía 8.7 0.40 38

Andesita Norte 8.7 0.40 36

Brecha Ignea de Andesita 12.3 0.40 44

Diorita 14.3 0.40 55

Brecha Ignea de Diorita 13.2 0.40 49

Brecha Hidrotermal de Anhidrita 8.5 0.40 40

Notas:

mb y s: Constantes de Hoek-Brown asociadas al tipo de roca.Em: Modulo de Young o Modelo de Deformabilidad.

3.6.- CAMPO DE ESFUERZOS

En el caso de la minería subterránea, interesan los esfuerzos naturales e inducidos dentro del macizo

rocoso, los cuales ejercen una presión sobre las diferentes estructuras mineras, necesarias para poder

hacer minería y explotar los recursos minerales económicos existentes en la tierra.

Los esfuerzos in situ corresponden a condiciones que la naturaleza le impone a un macizo rocoso (e.g.

esfuerzos gravitacionales, esfuerzos tectónicos, etc.). En cambio los esfuerzos inducidos son el resultado

de la actividad minera desarrollada en un yacimiento, por lo tanto son de gran importancia en las distintas

etapas de un proyecto (e.g. ingeniería conceptual, ingeniería básica, etc.). En el caso de los métodos

caving, se tiene una variación de los niveles de esfuerzos producto de las alturas de columna de roca,

topografía de la superficie, abutment stress o por alguna singularidad, que provocan un incremento de los

esfuerzos en un determinado lugar.

Para inferir y/o determinar la magnitud y orientación de los esfuerzos existen varias alternativas, dentro

de las cuales se tienen:

♦ Aplicar la teoría elástica (Formulismo clásico, 1960).

♦ Mediciones a través de Instrumentación Geomecánica.

♦ Modelamiento Numérico, (e.g. Phase-2D, FLAC-2D / 3D, UDEC, etc.).

♦ Inferirlos por medio de indicadores cualitativos (e.g. sobreexcavación, ocurrencia de Disking en los

sondajes, etc.).


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Estas relaciones empíricas pueden ser útiles para inferir los niveles de esfuerzos esperados en otros

puntos dentro del sector e incluso en sectores adyacentes. Además a partir de la información recopilada

del estado tensional existente en varios puntos dentro del macizo rocoso, se pueden delinear diferentes

zonas dentro de este, con respecto a su posición relativa al Frente de Hundimiento (figura 3.1):

♦ Zona Relajada: Esta zona se encuentra desconfinada, ya que está se encuentra bajo área socavada.

Esta zona se encuentra fuera del efecto de Abutment Stress, ya que el Frente de Hundimiento ya a

pasado por ella.

♦ Zona de Abutment Stress: En esta zona se produce un incremento de los esfuerzos generado por

el Frente de Hundimiento.

♦ Zona de Pre–Minería: Es la zona que queda delante del frente y que no ha sido socavada aún, se

encuentra alejada de la zona de Abutment Stress. Por lo que la concentración de esfuerzoscorrespondería a los esfuerzos in situ y en algunos casos a esfuerzos inducidos por otros sectores

productivos.

Figura Nº 3.1 - Zonificación del macizo rocoso de acuerdo a la posición del frente de hundimiento

En la tabla 3.5, se aprecia el estado tensional actual, correspondiente a los sectores más representativos

de la Mina El Teniente.


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Tabla Nº 3.5 - Alturas de Columnas y Calidad del Macizo Rocoso en la Mina El Teniente (6) (47)

Estado Tensional

Sector Método Explotaciónσ1 σ2 σ3

MPa Azº Inclinación º

31.5 109.5 -35.2

19.8 242.8 -44.2Ten-4 Sur Panel Caving Convencional

11.5 359.9 -25.224 332 -45

15 93 -27Ten-4 Regimiento Panel Caving Convencional

10 202 -38

30.4

25.7Ten-3 Isla LHD Panel Caving Hundimiento Previo

15.4

30 a 40

27 a 33Ten Sub-6 Area

InvariantePanel Caving Convencional

18 a 24

48 18 -9.5

35 114 -34Esmeralda Panel Caving Hundimiento Previo

25 274 -54

50.71 351.81 -5.28

39.12 89.31 -54.70Sitio 1

Ten-6 acarreo EsmDirección Sur - Fw 19.84 258.13 -34.78

37.76 272.96 -39.36

28.97 32.92 -31.34

Diablo Regimiento

Panel Caving

Convencional yHundimiento Avanzado

Sitio 2Ten-6 acarreo Esm

Dirección Fw 11.84 148.05 -34.90

σ1: Esfuerzo principal mayor.

σ2: Esfuerzo principal intermedio.

σ3: Esfuerzo principal menor.

3.7.- SISTEMAS DE FORTIFICACION

Las funciones de un Sistema de Fortificación son las siguientes:

• Reforzar el macizo rocoso, permitiendo que se soporte por sí mismo.• Retener la roca fracturada en la superficie de la excavación (zona plástica) por razones de seguridad.

• Sostener o adherir fuertemente el o los elementos de retención del sistema de fortificación al fondo

de la roca estable y prevenir fracturas en la roca debido a la gravedad.

Un sistema de fortificación incluye una combinación de elementos de soporte, cada uno provee una o

más de las funciones descritas anteriormente. Algunos elementos actúan en paralelo y disipan la energía

de deformación, mientras otros elementos actúan en serie por transferencia de cargas entre los

elementos de soporte.

La capacidad del sistema de fortificación depende de cómo interactúan los elementos de soporte

individual con el macizo rocoso circundante. Por lo tanto las conexiones entre los elementos de soporte

es otro aspecto importante de considerar en un sistema de fortificación. En general los criterios para

diseñar un sistema de fortificación, incluyen las características geotécnicas que presentan los macizos

rocosos, además de la concentración de esfuerzos presentes en el sector. En el diseño de éstos

sistemas, se pueden utilizar alguno de los sistemas de clasificación geotécnica de los macizos rocosos


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(e.g. RMR75 de Bieniawski, RMR90 de Laubscher, sistema Q de Barton, etc), que se basan

fundamentalmente de las propiedades mecánicas y/o estructurales de las masas rocosas.

A continuación se detallan las características técnicas de los sistemas de fortificación utilizados en

distintos sectores de la mina El Teniente.

(a) Sistema Perno – Malla: Este sistema contempla pernos tipo rosca, lechados con planchuela y

tuerca, diámetro 22 mm y largo variable entre 2.3 a 2.9 m; dependiendo de la calidad del macizo

rocoso. La Malla utilizada es la tipo Bizcocho 10006.

(b) Sistema Perno – Malla – Shotcrete: Este sistema consiste en pernos tipo rosca lechados con

planchuela y tuerca, diámetro 22 mm y largo variable entre 2.3 a 2.9 m; dependiendo de la calidad del

macizo rocoso. La malla utilizada es la tipo Bizcocho 10006 y el sistema se consolida con una capa

de shotcrete de un espesor de 10 cm. El diseño de apernado es similar al sistema anterior. En

algunas labores permanentes correspondientes a zonas criticas dentro del diseño minero (e.g.intersecciones, accesos, zona de visera, etc) se consideran elementos de soporte adicionales para

fortalecer el sistema de fortificación base, ya sea aumentando la capacidad de carga y/o

suministrándole mayor ductilidad.

A continuación se mencionan algunos de los elementos utilizados:

♦ Cables Birdcage con planchuela, barril y cuña, (referencia plano IM9-06446).

♦ Cables Minicage con planchuela, barril y cuña, (referencia plano IM9-06446).

♦ Cables Lisos Dobles con planchuela, barril y cuña (referencia plano IM9-06446).

♦ Mesh & Lacing.♦ Marcos de Acero con Hormigón Armado.

♦ Marcos de Acero encastillados con madera y hormigonados.

3.8.- VARIABLES DE PLANIFICACION GEOMECANICA

Un aspecto importante en la planificación de un sector productivo es la compatibilidad que debe existir

entre la capacidad de producción deseada y el comportamiento global del sector a explotar, con este

objeto se recomienda un control, sobre las razones de avance en el nivel de hundimiento y la razón de

extracción, variables que han sido identificadas por su impacto sobre la respuesta del macizo rocoso a la

actividad minera.

Con el propósito de controlar la sismicidad inducida causada por la extracción de mineral primario, se

debe controlar el volumen activo mediante el uso de "Velocidades efectivas de Extracción" y "Tasas de

Socavación".


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(a) Velocidad de Extracción:

Conceptualmente se define como un índice operacional que mide la rapidez con que se extraen las

reservas de un área y se cuantifica en Ton/m2-día. Según el área de Planificación, se definen las

siguientes velocidades de extracción:

♦ Velocidad Real: Se calcula a partir de agrupaciones de puntos de extracción, dividiendo el tonelaje

extraído por el área total abierta.

♦ Velocidad Operacional: Se calcula dividiendo el tonelaje extraído por el área total disponible.

♦ Velocidad Efectiva: Se calcula dividiendo el tonelaje extraído por la sumatoria de las áreas de los

puntos efectivamente utilizados.

A partir de estudios de sismicidad de la mina El Teniente, se ha logrado determinar que la variable

"Velocidad de Extracción" influye en las características de la sismicidad inducida por la minería. Por lo

tanto, un control adecuado de la velocidad de extracción permite al macizo rocoso reacomodarse enforma lenta, con lo que se evita generar condiciones de alta sismicidad.

El rango de interés desde el punto de vista sísmico, alcanza hasta una altura de columna equivalente a la

extracción del 30% en mineral primario. Se ha observado que a esa altura se completa el fracturamiento

de la columna, de modo que sobre ella no ocurren procesos de activación involucrados en los eventos

sísmicos. Así, sobre el 30% de extracción se libera la restricción geomecánica de velocidad de

extracción. La columna de roca base debe ser extraída en forma gradual para minimizar su efecto sobre

la actividad sísmica. La velocidad se incrementa por tramo de altura y dentro de cada tramo la velocidad

se mantiene constante.

Las velocidades de extracción definidas bajo restricciones geomecánicas, incluyen la experiencia de

sectores actualmente en producción como lo son: Ten Sub-6, Esmeralda. La tabla 3.6 corresponde a las

velocidades recomendadas para una extracción menor a 30%.

Tabla Nº 3.6 - Velocidades de extracción máximas recomendadas para los sectores Teniente Sub-6 y Esmeralda

Teniente Sub-6 EsmeraldaTramo

[%] Inicio Caving[Ton/m

2-día]

En Régimen[Ton/m

2-día]

Inicio Caving[Ton/m

2-día]

En Régimen[Ton/m

2-día]

0 – 5 0.26 0.28 0.14 0.28

5 – 10 0.29 0.34 0.18 0.34

10 – 15 0.33 0.40 0.22 0.40

15 – 20 0.38 0.47 0,28 0.47

20 – 25 0.43 0.55 0.35 0.55

25 – 30 0.50 0.65 0.44 0.65


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(b) Velocidad de Hundimiento:

Es el área hundida o socavada que se va incorporando al proceso productivo a medida que otras áreas

anteriores se van agotando, expresada en m2/mes. La experiencia adquirida en roca primaria avala que la

velocidad de socavación tiene influencia en la actividad sísmica y, por ende, en el potencial de ocurrencia

de inestabilidades. Para minimizar los procesos de ruptura y movimientos en el volumen activo (principal

generador de eventos sísmicos), se debe planificar un intervalo de tiempo razonable entre etapas de

socavación, para darle la posibilidad al macizo rocoso perturbado que recupere la condición de equilibrio,

antes que se produzca la siguiente etapa de socavación. En la tabla 3.7 se entregan las velocidades

recomendadas para los sectores Ten Sub-6 y Ten Sub-5 Esmeralda.

Tabla Nº3.7 - Velocidades de Socavación/Hundimiento recomendadas para la secuencia de avance (4) (6)

Velocidad Socavación – Hundimiento

Inicio Extracción (Caving Virgen) En RégimenSector

[m2/mes] [m

2/año] [m

2/mes] [m

2/año]

Teniente Sub-6 2000 24000 3000 36000

Teniente Sub-5 Esmeralda 1167 14000 1400 16800

3.9.- ALTURA DE COLUMNA EN ROCA PRIMARIA

Conceptualmente corresponde a la altura de un bloque de macizo rocoso primario a extraer. Este tipo de

macizo rocoso no ha sufrido alteraciones supérgenas, y se caracteriza por ser masivo o presentar un

porcentaje de estructuras geológicas abiertas o con relleno blando; además son competentes y

cohesivas. De esta manera, a mayores alturas de columna de roca primaria, se tiene una mayor

vulnerabilidad sísmica, ya que pueden transmitir ondas (ondas P y S) con menor perdida de energía y

mayor velocidad de propagación.

La altura de columna primaria tiene una relación directamente proporcional con la actividad sísmica e

inversamente proporcional con la velocidad de extracción efectiva. El criterio para determinar el grado de

riesgo sísmico de algún sector dentro de la mina, tiene como soporte la altura de columna primaria y la

geología estructural.

A partir de la base de datos mediante Benchmarking, se puede visualizar que el método Panel Caving es

muy flexible, siendo utilizado en varias minas del mundo, con alturas de columna primaria que varían

desde los 20 a 500 m.


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Las alturas de columna primaria crecen desde el lado Norte hacia el lado Sur del yacimiento, existiendo

una depresión de roca secundaria en el lado Sureste. Regularmente los sectores “fuera de sombra” en la

mina (sectores cuya columna de roca está constituida íntegramente de cerro virgen), son los que quedan

expuestos a mayores alturas de columnas de material primario, y por ende concentran el mayor nivel de

esfuerzos.

En la tabla 3.8 se aprecia un resumen con la Altura de Columna para las distintas unidades productivas.

Tabla Nº 3.8 - Alturas de Columnas Total y calidad del Macizo Rocoso, referencia (6)

Sector Método ExplotaciónAltura de Columna

[m]

Calidad Geotécnica

Laubscher 90

D. Sewell: 56 - 58254

Andesita Hw: 55 - 62

Andesita Fw: 48 - 52Ten-4 Sur Panel Caving Convencional

700 (sector D Fw)Brecha hidrotermal: 64 - 66

Andesita: 49 - 53Ten-4 Regimiento Panel Caving Convencional 253Brecha hidrotermal: 57 - 63

Ten-3 Isla LHD Panel Caving Hundimiento Previo 198 Diorita: 52 - 58

Andesita Ht: 52 - 55240

Andesita Hp: 43 - 45

Diorita: 50 - 57

Ten Sub-6 Area

InvariantePanel Caving Convencional

800 sector FwP Dacita 58 - 66

120 centro Andesita Fw: 51 - 70

120 Hw Andesita Fw: 51 - 70Esmeralda Panel Caving Hundimiento Previo

500 Fw Diorita: 61 - 80

148 - 600 (Hw) Andesita 1º: 49 - 53Panel Caving Convencional

148 (Centro) Andesita 1º: 49 - 53

600 - 700 (Sur) Brecha Turmalina: 57 - 63Diablo regimiento

Panel Caving Hundimiento Avanzado148 (Fw) Andesita 1º: 49 - 53


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CAPITULO Nº 4.-

METODOS DE EXPLOTACION - ESTIMACION DE RESERVAS - PROCESO PRODUCTIVO

4.1.- METODOS DE EXPLOTACION (8)

4.1.1.- INTRODUCCION

Dado que los métodos de explotación utilizados actualmente en la Mina El Teniente corresponden a

técnicas de hundimiento gravitacional masivo de bloques o paneles, es importante explicar en forma clara

y simple los conceptos en que se basan dichas técnicas. El método de explotación de Hundimiento de

Bloques o Paneles, en su forma más sencilla, puede definirse como el conjunto de operaciones mineras

destinadas a cortar la base de sostenimiento de un bloque o panel de mineral, asegurándose 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 o empotrada en sus extremos), y la acción de las fuerzas externas,

principalmente la gravitacional, produzcan una primera socavación y posteriormente el desplomecompleto del bloque o panel, de tal manera que los fragmentos de mineral generados debido al progreso

del hundimiento en altura puedan ser manejados y transportados de acuerdo al diseño minero del sector

productivo en cuestión.

Desde que la Mina El Teniente inició sus operaciones en forma industrial en el año 1906, se han

empleado varios métodos de explotación, destacándose una diferencia relevante entre aquellos utilizados

en mineral secundario y los aplicados en mineral primario, debido el alto grado de mecanización existente

en estos últimos.

Adicionalmente, y debido a la competitividad del mercado cuprífero mundial, se han introducido mejoras

en las prácticas mineras e innovaciones ingenieriles, tendientes a aumentar la productividad, disminuir los

costos de la preparación minera y bajar los costos de operación.

El mineral secundario corresponde a la porción superior del yacimiento, que presenta mayor ley, menor

rigidez, baja dureza y fragmentación más fina que el mineral primario ubicado a mayor profundidad. La

naturaleza creó esta diferencia debido a que los procesos de intemperización, tales como: lluvia, nieve,

cambios de temperatura entre el día y la noche, acción del viento y otros, afectan mayormente la capa

superficial terrestre, que aquellas ubicadas a mayor profundidad.

De acuerdo a lo anterior, las primeras explotaciones se realizaron en sectores emplazados en mineral

secundario, aplicándose en forma industrial métodos que van desde el “Realce sobre Mineral” combinado

con “Hundimiento de Pilares” (Shrinkage Stopping & Pillar Caving), hasta el “Hundimiento de Bloques”

(Block Caving) actual, con variantes denominadas Sistema de Buitras y Sistema de Scrapers.


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Posteriormente, como consecuencia del cambio de las propiedades físico-mecánicas de la roca y de la

profundización de los sectores productivos, la explotación de las reservas en mineral primario (menor ley;

mayor rigidez, alta dureza y fragmentación más gruesa) significó la mecanización de las operaciones

mineras. Esta situación llevó a que el método Hundimiento por Bloques (Block Caving), cuya

característica principal era el traspaso de mineral en forma manual o semi-mecanizada, evolucionará

hacia el “Hundimiento por Paneles” (Panel Caving), con un sistema de traspaso altamente mecanizado e

incorporación continua de área hundida a la producción.

En el método de “Hundimiento por Paneles” se han desarrollado dos variantes de mecanización: una con

traspaso vía equipo “LHD” (Load-Haul-Dump), que se ha usado desde 1982 en el primer sector

productivo que ha explotado mineral primario en la mina El Teniente (caso del Ten-4 Sur), y otra variante

introducida posteriormente, que usa “Martillos Picadores” directamente en el Punto de Extracción del

Nivel de Producción (casos del Ten-4 Norte Fw y Ten-3 Isla Martillos).

Por otra parte, debido a la presencia de un mineral ubicado en el borde de la Pipa, de alta ley y

fragmentación excepcionalmente más gruesa, existe una variante en el Hundimiento por Paneles, cuya

característica principal es realizar un Hundimiento Forzado del panel mineralizado, utilizando tronadura

para asegurar su extracción sin mayores dificultades (caso del sector Ten-4 Sur CD).

Si consideramos la secuencia operacional de explotación, existen tres variantes en el Hundimiento por

Paneles (Panel Caving):

• Hundimiento Convencional: Corresponde a una siguiente de secuencia de Desarrollo y Construcción

de las Galerías del Nivel de Producción,

Socavación del Nivel de Hundimiento,

Extracción del Mineral,esta se ha aplicado en el sector Ten-4 Sur.

• Hundimiento Previo (Pre-Undercut): Corresponde a una secuencia de Socavación del Nivel de

Hundimiento, Desarrollo y Construcción de las Galerías del Nivel de Producción, Extracción del Mineral,

actualmente esta variante se utiliza en el sector Esmeralda.

• Hundimiento Avanzado: Es una situación intermedia entre las dos anteriores, donde solo se

desarrollan las calles de producción del nivel de producción, para después construir las zanjas y las

bateas bajo área socavada, actualmente esta variante se utiliza en el sector Ten Sub-6 Area Invariante.

A continuación, se describen con más detalle los métodos de explotación que están siendo utilizados

actualmente en la Mina El Teniente.


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4.1.2.- BLOCK CAVING CON SISTEMA BUITRAS

La experiencia obtenida en este método desde su implantación hasta hoy, ha permitido llevarlo a una

completa estandarización y a una notable eficiencia. La planificación racional de la secuencia de

hundimiento, permite incorporar a las necesidades de producción nuevos bloques en los diferentes

niveles de la mina, ello obliga a planificar la preparación minera de un bloque que debe entrar en

producción, definiéndose las siguientes etapas:

• Construcción del nivel de transporte principal (FF.CC.).

• Construcción de los piques principales de traspaso.

• Construcción del nivel de traspaso.

• Construcción de los piques de traspaso entre el nivel de traspaso y el nivel de producción.

• Construcción de los piques colectores.

• Construcción del nivel de producción.

•

Construcción del nivel de hundimiento.

Los primeros sectores que incorporaron el método Block Caving estandarizado, fueron Ten-1 Mina Sur,

Ten Sub-B Norte y Sur y Ten-4 Mina Norte; posteriormente, Ten-3 Isla Estándar y Ten-6 Quebrada

Teniente.

El diseño minero del nivel de producción de estos sectores, utiliza una malla de extracción entre 7.5 x 7.5

m y 10 x 10 m, definiendo un área de influencia por embudo de extracción de 56.25 y 100 m2

respectivamente, con una separación entre drifts de producción de 15 a 20 m, y de 7.5 a 10 m entre

embudos a lo largo del drift. Además, el pilar de protección entre el Nivel de Hundimiento y Producciónvaría de 8 a 10 m, medido de piso a piso entre niveles. Este diseño de malla es normal en el Sistema

Buitras.

En la figura 4.1 se muestra un isométrico del método Block Caving, aplicado al sector Quebrada Teniente,

en el nivel Ten 6.


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Figura Nº 4.1 – Block Caving con Sistema Buitras (Ten 6 Quebrada Teniente)


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4.1.3.- BLOCK CAVING CON SISTEMA SCRAPERS

Esta variante se basa en el mismo principio del método antes señalado, su gran diferencia radica en que

los embudos de extracción derraman el flujo de mineral proveniente del hundimiento, directamente en el

drift de producción, desde donde es acarreado por una cuchara hacia piques de traspaso localizados en

los extremos del drift. Dichos piques de traspaso normalmente son de corta longitud y llegan directamente

a un buzón que alimenta un ferrocarril, el cual transporta el mineral hacia la planta concentradora ubicada

en superficie. En la figura 4.2, se muestra un esquema de este método, para los sectores Ten-5 Pilares y

Pilares Norte.

Se recomienda usar esta variante de Block Caving en mineral secundario de fragmentación media. Por

ello, el diseño minero del nivel de producción utiliza una malla de extracción de 9.375 x 9.375 m (mayor a

la comúnmente usada en buitras de 7.5 x 7.5 m), con un área de influencia por embudo de 88 m2. Esto

corresponde a una separación entre drifts de producción de 18.75 m y entre embudos a lo largo del drift

de 9.375 m. Este diseño de malla se ha estandarizado en el Block Caving con Scrapers.

Figura N

Tesis Juan Carlos Arce Pino Mallas de Extraccion

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