presentación

MINADO PROFUNDO:
problemas y soluciones Caso Mina Yauliyacu
Expositor: Jaime Tapia Aguirre
Geomecánico 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 sísmicos 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 frágiles
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 deformación (areniscas silisificadas), con
resistencia compresiva mayor de 100 Mpa.
Sostenimiento en zonas de rocas duras y frágiles
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 frágiles
afectados por altos esfuerzos de roca
3.- Que sostenimiento es el adecuado?
Pernos de gran resistencia + malla gallinero de 2”
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 frágiles
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 explotación que induce
directamente a la generación 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