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MINADO PROFUNDO:

problemas y soluciones Caso Mina Yauliyacu Expositor: Jaime Tapia Aguirre Geomecรกnico Corporativo


Consideraciones para el Minado Profundo

En el Perú aún no se tiene Normado cuando una mina debe ser considerada Mina Profunda. Países como Australia, Canadá y Sudáfrica tienen normados en base a su realidad geológica cuando deban ser consideradas profundas, con Normativas y Legislaciones de control diferentes para sus operaciones.


MINADO PROFUNDO La minería subterránea tiene diferentes connotaciones en diferentes países. Las siguientes son las minas más profundas actualmente en operación, todas ellas con problemas similares. Minas profundas de Australia

Minas profundas de Canadá

Nombre Mina

Compañía

Localización

Mineral

Profundidad de producción aprox. (m)

Nombre Mina

Compañía

Localización

Mineral

Profundidad de producción aprox. (m)

Enterprise

Xstrata Copper

Mount Isa, Queensland

Cu

1650

La Ronde

Agnico Eagle

Cadillac, Quebec

Au, Ag, Cu, Zn

2200

Mount Magnet Hill 50

Harmony Gold

Mount Magnet, Western Australia

Au

1500

Creighton

CVRD - Inco

Sudbury, Ontario

Ni, Cu, Co,

2200

Otter - Juan

Gold Fields Mine

Kambalda, Western Australia

Ni

1350

Kidd "D"

Xstrata Copper

Timmins, Ontario

Cu, Zn, Ag

2000

Black Swan Nickel

Gold Fields Mine

Near Kalgoorlie, Western Australia

Ni

1200

Craig

Xstrata Nickel

Sudbury, Ontario

Ni, Cu

1700

Broken Hill

Perilya

Broken Hill, New South Wales

Pb, Zn, Ag

1200

Fraser

Xstrata Nickel

Sudbury, Ontario

Ni, Cu, Co,

1600

Perseverance

BHP

Leinster, Western Australia

Ni

1000

Lindsey

Xstrata Nickel

Sudbury, Ontario

Cu, Ni, Co, Au, Pt, Pd,Ag

1600

Kanowna Belle

Barrick Gold

Near Kalgoorlie, Western Australia

Au

1000

Macassa

Kirkland Lake Gold Inc.

Kirland Lake, Ontario

Au

1500


MINADO PROFUNDO

Minas profundas de Sudáfrica

Minas profundas de Perú

Nombre Mina

Compañía

Localización

Mineral

Profundidad de producción aprox. (m)

Nombre Mina

Compañía

Localización

Mineral

Profundidad de producción aprox. (m)

Savuka

Anglogold Ashanti

Carletonville, Gauteng

Au

3800

Yauliyacu

Glencore

Casapalca

Zn, Pb, Ag

1500

Moab Khotsong

Anglogold Ashanti

Klerksdorp, Nort West

Au

3700

El Porvenir

Milpo

San Francisco de Asís

Zn,Pb,Cu,Ag

1400

Elandsrand

Harmony Gold

Carletonville, Gauteng

Au

3600

Uchucchacua

Buenaventura

Oyon

Ag

1300

Mponeng

Anglogold Ashanti

Carletonville, Gauteng

Au

3375

San Rafael

Minsur

Antauta

Sn, Cu

1200

Bambanani

ARM Gold / Harmony

Welkom, Free State

Au

3325

Cobriza

Doe Run Perú

San Pedro de Cori

Cu

1100

Tau Tona

Anglogold Ashanti

Carletonville, Gauteng

Au

3000

Poderosa

C.M. Poderosa

Pataz

Au

1000

South Deep

Gold Fields

Ranfontein, Gauteng

Au

2700

Retamas

Marsa

Parcoy

Au

900


ALTOS ESFUERZOS DE ROCA (EL RIESGO EN PROFUNDIDAD)

Masa rocosa dúctil y suave. La roca sufre una alta convergencia en el tiempo.

Masa rocosa dura y frágil. Se dará la Sismicidad Inducida por la operación y el riesgo de estallidos de roca.


CASO MINA YAULIYACU


ASPECTOS GEOLOGICOS

En las capas rojas que son intercalaciones de lutitas y areniscas calcáreas, por alteración relacionada a la mineralización se dio origen a la silisificación de las areniscas. Max

 Max

A

A'

 Max

(SW)

(NE) 5000

H2

200 800

4500

1200 1700

Niveles de la mina

2100

Pcf

Vt

Zona de HORIZONTES

Cc Cr Tunel graton

Cc Zona de PROFUNDIZACION

Pique central

Yauliyacu se encuentra en una zona de alto tectonismo, típico de los andes peruanos. Estratigráficamente se tiene 4 formaciones definidas.

3600 3900

3000 3300

4200

4000

2700 gran falla Vt

Cc

Cr

Pcf

3500

Vt

3000

Pcf

Pórfido Carlos Francisco

Vt

Volcánico Tablachaca

Cc

Conglomerado Carmen

Cr

Capas rojas

Cj

Calizas Jumasha

Cj

SECCIÓN LONGITUDINAL VERTICAL A LO LARGO DE LA VETA M ESCALA : 1:30 000

FIGURA 3.3


ASPECTO GEOMECANICO Se ha establecido que los estallidos ocurren en rocas que tienen resistencia compresiva mayores a 100 Mpa, nuestras areniscas silisificadas superan esta resistencia.

De acuerdo a la clasificación Geomecánica según el criterio de Bieniawski, el compósito en su mayoría presenta un RMR que varía de 40 a 70, presentando una roca regular a buena.


ASPECTO GEOMECANICO

Método de minado: Taladros largos El MGE es una de las herramientas que se utiliza para el dimensionamiento de las excavaciones en combinación con modelamientos numéricos como el Phases V6.

Mapeo Geomecánico al detalle CODIGO FOY-PTO-028

FORMULARIO OPERACIONAL REVISION

REPORTE GEOMECANICO

REPORTE GEOMECÁNICO Progresiva: Mina Sección II Nivel 1200 Labor Sn 736S

4360

Fecha Profundidad Estructura Litologia Rc / Sv

SISTEMA RMR PARÁMETROS Resistencia a la compresión uniaxial RQD Espaciamiento de discontinuidades CONDICION DE DISCONTINUIDADES Familia D. Buz/Buz 1 F 18/51 2 322/48 3 185/87 4 165/86 Agua subterránea Orientación

Persistencia Abertura Rugosidad Relleno Alteración

SISTEMA Q PARAMEROS RQD % Número de discontinuidades Número de rugosidad Número de alteración Número de agua subterránea Factor de reducción de esfuerzos

TABLA GEOMECANICA

26-ago-13 517

m

Volcanicanica 3.58 VALOR 4 8 5

MPa % cm

03 - 10 0.1-1 LR S < 5 Moderado Mojado Moderado RMR89 =

m mm

2 4 3 2 3 7 -5 33

mm

RMR'89 =

Condiciones secas

RMR = 9 Ln Q + 44 RMR = 9 Ln Q' + 44 GSI = RMR'89 - 5

08/11/2012

RANGO 50 47 < 6 f/m

01

APROBADO

RQD Jn Jr Ja Jw SRF

47 3f IO Granular Seco Moderado Q = Q' =

46

RANGO %

VALOR 47 6 2.5 2 1 2.5 3.917 9.79

=

41 GSI = RMR = Q =

IF/R 33 3.92

OBSERVACIONES:

MAXIMA ABERTURA AUTOESTABLE ESR = MAA =

1.6 5.52

TIEMPO DE AUTOSOPORTE TAS =

7 Dias

RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO MR = DETERMINACION DEL SOPORTE: Tipo de labor Relación soporte excavación Altura Ancho Dimensión equivalente Soporte recomendado:

Permanente P2 m

0.98

MPa

PBHSC con lechada es paciado 1.2m Mas m alla es labonada de 3x3.

ESR H A De Q

=

= =

1.6 3.5 3.5 2.19 3.92

Permanente P2 m m

Sos tener con Split s et es paciado a 1.2m m as m alla es labonada 3x3.

P2


MICROSISMICIDAD INDUCIDA Los microsismos se definen como las oscilaciones naturales y regulares del subsuelo, inducidas por fuentes naturales y/o artificiales. Compuestos por ondas “P” y “S”. Aparecen en los registros de todos los sismógrafos. La corteza terrestre está en un continuo estado de agitación.

Los eventos microsísmico son propios de la actividad minera, no son separables y se deben incorporar a los sistemas de producción. La sismicidad inducida se refiere a la relación que existe entre la remoción de grandes macizos de roca, generando tensiones en el macizo rocoso que se deforma, liberando energía que se representa a partir de ruido.


Eventos sĂ­smicos en la Mina Yauliyacu (24 de agosto del 2009)

Nivel 1700

Nivel 2100

Nivel 1900

Nivel 3000


Daños ocasionados desde el nivel 1500 hasta el 3300

COSTO TOTAL ML COSTO POR PRIORIDAD SOSTENIMIENTO POR NIVELES ($) ($) SOSTENER

NIVEL

LABOR

CRITICIDAD

CONSECUENCIA

ML

SECCION

REFORZAMIENTO

MATERIALES A USAR

15

Cx 678 Gl 242 S

2 2

Desprendimiento Desprendimiento

15 20

3.5 x 3.0 3.5 x 3.5

PBH + M PSSS

112 m² malla + 71 PBH 94 PSS

1 2

2302.72 1187.22

Cx 678

2

Desprendimiento

35

3.5 x 3.0

PBH + M

260 m² malla + 160 PBH

1

5345.60

Cx 678

1

Relajamiento

60

3.5 x 3.0

PSBH

275 PBH

2

4265.25

Cx 678 Gl 678 N

3 3

Reventazon Reventazon

20 130

3.5 x 3.0 3.5 x 3.5

SHOT + PBH SHOT + PBH

190 m² shot + 92 PBH 1365 m² shot + 595 PBH

3 4

6176.92 43353.45

BP 691

2

Desprendimiento

40

3.5 x 3.0

PBH + M

300 m² malla + 183 PBH

1

6168.00

BP 691 Gl 648 S

3 3

Reventazon Reventazon

120 120

4.0 x 3.5 3.5 x 3.5

SHOT + PBH SHOT + PBH

1308 m² shot + 550 PBH 1260 m² shot + 550 PBH

2 3

41230.50 40030.50

Cx 663

4

Estallido

15

4.0 x 3.5

SHOT + PBH

164 m² shot + 69 PBH

4

5170.19

Gl 646

3

Reventazon

30

3.5 x 3.5

SHOT + PBH

315 m² shot + 138 PBH

3

10015.38

Gl 646 N Cx 641

2 1

Desprendimiento Relajamiento

100 20

3.5 x 3.5 3.0 x 3.0

PBH + M PSBH

850 m² malla + 459 PBH 75 PBH

2 1

17476.00 1163.25

25

Gl 690

2

Desprendimiento

55

3.5 x 3.5

PBH + M

468 m² malla + 252 PBH

1

27

BP Principal Gl 672 c/vn 666

2

Desprendimiento

15

3.5 x 3.0

PBH + M

113 m² malla + 62 PBH

1

4 2

Estallido Desprendimiento

60 20

4.0 x 3.5 2.5 x 3.0

SHOT + PBH PSS

654 m² shot + 275 PBH 47 PSS

2

Desprendimiento

20

3.5 x 3.0

PBHS

75 PBH

17

19

21

30 33

Gl 671 Gl antigua c/ recta principal

895

3489.94

35

59141.22

245

87429.00

280

33824.82

165

9622.08

9622.08

55

2323.28

2323.28

15

1 2

20615.25 593.61

21208.86

80

1

1163.25

1163.25

20

218202.45

895


Aplicación del Monitoreo Microsísmico en Yauliyacu ¿Como opera nuestro sistema?

La red de monitoreo microsísmico consta de 5 Paladín (caja de registros de eventos microsísmico), las cuales recepcionan la información de los sensores, trasmiten la información a la PC de recepción y almacenamiento de datos para luego enviar los mismos a la PC de procesamiento.


¿Qué ventajas obtenemos? Procesamiento de datos: Cada evento registrado se ve representado en un sismograma el cual al ser procesado y/o filtrado nos permitirá realizar reajustes en los parámetros de las ondas “P” y “S”. También se visualiza los parámetros y localización de los eventos.


¿Qué ventajas obtenemos?

Software SMTI (Seismic tensor inversión): Es otra herramienta que nos permite el análisis de los eventos en un nivel de detalle superior obteniendo información como la fuente del evento microsísmico.

La distribución de Poisson y la Campana de Gauss son herramientas que utilizamos para el control de calidad de nuestra información. La misma que fue registrada por nuestro sistema microsísmico Los criterios utilizados: o Coordenadas o Profundidad o Magnitud o Error DISTRIBUCION DE POISSON Mayo- Diciembre 25

20

Nro de años

Análisis de la microsismisidad:

15

10

5

0 0

3

6

9

12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 Frecuencias de clase (n) M L ≥ -2.0


¿Qué ventajas obtenemos?

Zonificación Microsísmica: Nivel 1700


¿Qué ventajas obtenemos? Zonificación Microsísmica:

Nivel 2700

Nivel 3300


Generación del Estándar “Estallido de Roca”

Herramientas de Control Procedimiento en Caso de Ocurrencia

Interpretación Sísmica basada en: Generación del Estándar “Estallido de Roca” GRADO

1

INTENSIDAD DEL EVENTO

Suave

CONSECUENCIAS PRESCRIPCION DEL EVENTO SONORA (auditiva) (en la roca) Crujido

• •

DESCRIPCION

Relajamiento

Roca rajada y agrietada por acumulacion de esfuerzos, no se aprecia movimiento alguno.

2

Moderado

Sonido leve

Desprendimiento

Caida de rocas por gravedad en rocas relajadas, ayudadas por evento sismico moderado, se aprecia movimiento sismico local.

3

Fuerte

Sonido fuerte sin movimiento

Reventazon

Empuje de roca con desprendimiento en forma de salto generado por movimiento sismico sentido hasta a 1 km del hipocentro.

4

Muy fuerte

Sonido intenso con movimiento

Estallido

La roca es expulsada en forma violenta generado por movimiento sismico capaz de sentirse en mas de 1 km del hipocentro.

Se paralizarán las labores afectadas en caso que la intensidad del evento sea alta. Se bloquearán los accesos de las labores afectadas. Inspeccionar la labor después de 48 horas mínimo de producido el evento. El Equipo de Soporte Técnico (EST) especializado conformado por las jefaturas de SAS, Geomecánica, Geología, Mina y Planeamiento, serán los únicos autorizados a realizar la inspección. En casos muy particulares, el EST especializado definirá el momento de la inspección. Las labores se reanudarán de acuerdo a las conclusiones del EST especializado.


Herramientas de Control Sustento de las 48 horas de paralización: De acuerdo al análisis estadístico de la data microsísmica, y con los casos ocurrido en años anteriores, se concluyó que después de un gran evento microsísmico, ocurre dentro de las 24 horas otro evento de similar magnitud con consecuencias de estallido. Un caso resaltante fue; ocurrió un evento y se observó, relajamiento y desprendimiento de roca de varias labores. La replica del día siguiente generó otro evento evidenciando reventazón y estallido de rocas en varias labores.


Prescripción sonora y consecuencia de un evento sísmico (reacciones de los trabajadores)

Crujido – Relajamiento de roca

Sonido leve – Desprendimiento de roca

Sonido fuerte – Reventazón de roca

Sonido intenso – Estallido de roca


Control de relleno de tajos Debido a la explotación y al método de minado (sublevel stoping) se generan grandes cavidades los cuales inducen a la generación de eventos sísmicos, siendo necesario su relleno. La masa rocosa debe hacer algún trabajo sobre el relleno para compactarla, proceso este que consume alguna energía, como resultado, la energía es reducida.


SOSTENIMIENTO ADECUADO El sostenimiento en un ambiente subterráneo profundo requiere, dada la complejidad de los mecanismos de falla de la roca, tener las siguientes características: 1. ALTA RESISTENCIA 2. ACOPLAMIENTO ADECUADO A LA ROCA 3. FACILIDAD Y CALIDAD DE LA INSTALACIÓN


Sostenimiento en zonas de rocas duras y fr谩giles afectados por altos esfuerzos de roca Para determinar el mejor sostenimiento en tales condiciones nos preguntamos:

1.- Donde ocurren los estallidos? En rocas altamente tensionadas y de alta resistencia a la deformaci贸n (areniscas silisificadas), con resistencia compresiva mayor de 100 Mpa.


Sostenimiento en zonas de rocas duras y frรกgiles afectados por altos esfuerzos de roca 2.- Por que falla el sostenimiento? Porque no es el adecuado y/o esta mal instalado.


Sostenimiento en zonas de rocas duras y frĂĄgiles afectados por altos esfuerzos de roca 3.- Que sostenimiento es el adecuado? Pernos de gran resistencia + malla gallinero de 2â&#x20AC;?


Sostenimiento en zonas de rocas duras y frágiles afectados por altos esfuerzos de roca 4.- Contamos con pernos de gran resistencia? El perno “Gusano” actúa inicialmente como un perno estático y posteriormente cuando se presente el evento sísmico se comporta como un perno dinámico. Tiene una resistencia mayor a 32 Tn.


Sostenimiento en zonas de rocas duras y fr谩giles afectados por altos esfuerzos de roca

5.- Que debemos hacer? Sostener en forma preventiva, eliminando bloques sueltos y relajados, rellenando en lo posible las aberturas dejadas por la explotaci贸n que induce directamente a la generaci贸n de estallidos.


Sostenimiento en zonas de rocas dúctil, suave y de calidad pobre Esta se da en labores de la sección VI. El sostenimiento adecuado para estas labores es mediante el shotcret Vía Húmeda. Las ventajas en comparación con la Vía Seca es ampliamente conocida, los problemas mayores serán el diseño y transporte hacia las labores profundas.


PROBLEMÁTICA DE LA VENTILACIÓN Además del sostenimiento, la ventilación y refrigeración son también importantes desafíos en la minería profunda. Sin innovaciones y nuevos desarrollos, el costo potencial de la ventilación en minas profundas puede hacer que algunos de ellos sean no viables.

TENDENCIAS EN LA MINERIA SUBTERRANEA: 1. Las minas son cada vez mas profundas. 2. La producción es cada vez mas mecanizada. 3. Las exigencias medio ambientales y de salud al personal minero son cada vez mas estrictas.


LA VENTILACIÓN EN YAULIYACU Objetivo: garantizar la continuidad operativa de la mina a largo plazo. Como: modificando e implementando el diseño del sistema de ventilación hacia la profundización, con técnicas de ingeniería de ventilación (software). Tareas: reducir el aire viciado, calcular las pérdidas de flujo, determinar la caída de presión, diseñar el tipo de ventilador a usar, incrementar más puntos de extracción de aire viciado, cubrir la demanda de aire en las etapas de desarrollo, preparación y explotación. Resultados: brindar un ambiente seguro, saludable y confortable cumpliendo la normatividad legal.

Sistema de Control Automatizado


CONCLUSIONES 1. La sostenibilidad de la industria minera dependerá de las innovaciones y nuevas estrategias que se apliquen para la minería profunda.. 2. Los eventos microsísmico son propios de la actividad minera, no son separables y se deben incorporar a los sistemas de producción. 3. El monitoreo microsísmico permite la localización de eventos sísmicos y el cálculo de su magnitud con otros parámetros hacen posible delimitar las zonas de acumulación de daño. Los datos recogidos se usan para el cálculo de riesgo y para optimizar el funcionamiento de la infraestructura investigada. 4. El sostenimiento en un ambiente subterráneo profundo requerirá tener las siguientes características: alta Resistencia, acoplamiento adecuado a la roca y facilidad con calidad de la instalación. 5 La complejidad del minado profundo requiere de nuevas Normativas y Legislaciones que deben ser implementadas por nuestras autoridades mineras (MEM) dado los parámetros operacionales que conllevan a un mayor riesgos hacia las personas, procesos y equipos. En tal sentido, hacemos un llamado a nuestras entidades competentes para asentar las bases de estas nuevas Normativas.


GRACIAS


Minado profundo