Area de Geomecánica Mina Iscaycruz

ESTANDARIZACION DE LA CARTILLA GEOMECANICA GSI 2013 EN LA

MINA IZCAYCRUZ

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)

El Geological Strength Index (GSI), fue propuesto por Hoek (1995) y Hoek, Kaiser & Badwen (1995) que provee un sistema, para estimar la reducción de la resistencia del macizo rocoso para diferentes condiciones geológicas. La resistencia de un macizo rocoso fracturado depende de las propiedades de los bloques de roca intacta y, también, de la libertad de éstos para deslizar y girar bajo distintas condiciones de esfuerzo. Esta libertad está controlada por el perfil geométrico de los bloques de roca intacta, así como también, por la condición de las superficies que separan dichos trozos o bloques. Los trozos de roca angulosos, con caras definidas por superficies lisas y abruptas, producen un macizo rocoso mucho más competente que uno que contenga bloques completamente rodeados por material intemperizado y/o alterado.

σ1’ = σ3’ + σc (mb (σ3’ / σc ) + S) σ1’ = Esfuerzo efectivo principal máximo en la falla

σ3’ = Esfuerzo efectivo principal mínimo en la falla

σc = Resistencia compresiva uniaxial de las piezas de roca intacta

mb, s, a son las constantes de la composición, estructura y condiciones superficiales de la masa rocosa

CRITERIO GENERALIZADO DE HOECK – BROWN

ESTRUCTURA

CONDICION

DE LA

SUPERFICIE

MUY BUENA

Superficies rugosas y de

cajas frescas(sin señales de

intemperizacion ni de

alteración)

BUENA Superficies

rugosas, cajas

levemente intemprizadas y/o alteradas, con patinas de oxido de

hierro

REGULAR Superficies lisas, cajas

moderadamente

intemperizadas y/o

alteradas

POBRE Superficies lisas y cizalladas, cajas intemperizadas

y/o alteradas, con rellenos de fragmentos

granulares y/o arcillosos firmes

MUY

POBRE Superficies

lisas y cizalladas, cajas muy

intemperizadas y/o

alteradas, con rellenos

arcillosos blandos

FRACTURADO EN BLOQUES (BLOCKY)

MACIZO ROCOSO CONFORMADO POR TROZOS O BLOQUES DE ROCA BIEN TRABAJADOS, DE FORMA CUBICA Y DEFINIDOS POR TRES SETS DE ESTRUCTURAS, ORTOGONALES ENTRE SI

mb/mi S a

Em Y

GSI

0.600 0.190 0.500

75,000 0.200

85

0.400 0.062 0.500

40,000 0.200

75

0.260 0.015 0.500

20,000 0.250

62

0.160 0.003 0.500 9,000 0.250

48

0.080

0.0004 0.500 3,000 0.250

34

FUERTEMENTE FRACTURADO EN BLOQUES

(VERY BLOCKY) MACIZO ROCOSO ALGO PERTURBADO,

CONFORMADO POR TROZOS O BLOQUES DE ROCA TRABADOS, DE VARIAS CARAS,

ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR CUATRO O MAS SETS DE ESTRUCTURAS

mb/mi S a

Em Y

GSI

0.400 0.062 0.500

40,000 0.200

75

0.290 0.021 0.500

24,000 0.250

65

0.160 0.003 0.500 9,000 0.250

48

0.100 0.001 0.500 5,000 0.250

38

0.070 0.000 0.530 2,500 0.300

25

FRACTURADO Y PERTURBADO (BLOCKY/DISTURBED)

MACIZO ROCOSO PLEGADO Y/O AFECTADO POR FALLAS, CONFORMADO POR TROZOS O

BLOQUES DE ROCA DE VARIAS CARAS, ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR LA

INTERSECCIÓN DE NUMEROSOS SETS DE ESTRUCTURAS

mb/mi S a

Em Y

GSI

0.240 0.012 0.500

18,000 0.250

60

0.170 0.004 0.500

10,000 0.250

50

0.120 0.001 0.500 6,000 0.250

40

0.080 0.000 0.500 3,000 0.300

30

0.060 0.000 0.550 2,000 0.300

20

DESISNTEGRADO (DESINTEGRATED)

MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO Y QUEBRADO, CONFORMADO POR UN CONJUNTO

POBREMENTE TRABADO DE BLOQUES Y TROZOS DE ROCA, ANGULOSOS Y TAMBIEN

REDONDEADOS

mb/mi S a

Em Y

GSI

0.170 0.004 0.500

10,000 0.250

50

0.120 0.001 0.500 6,000 0.250

40

0.080 0.000 0.500 3,000 0.300

30

0.060 0.000 0.550 2,000 0.300

20

0.040 0.000 0.600 1,000 0.300

10

La mina Iscaycruz inicia sus actividades en 1997 como Empresa Minero Perú. Desde el 2003 pertenece a la Empresa Minera Los Quenuales S.A. subsidiaria del Grupo Glencore – Perú.

Planta Concentradora trata 4,200 TMSD, beneficiándose sulfuros de zinc, plomo y cobre; la plata esta presente como nativa. A partir de 2010 se viene tratando minerales diferenciados por campañas (Zn-Pb, Zn-Cu primario y Zn-Cu secundario).

Las operaciones se han concentrado en 2 Zonas: Zona Norte (cuerpos Estela y Olga), y Zona Sur (cuerpos Chupa y Tinyag). La mecanización de las actividades unitarias del ciclo de minado alcanza el 90%. La producción anual alcanza las 1.4 millones de toneladas de mineral.

Los métodos de explotación aplicados son: Subniveles Ascendentes con Relleno

Consolidado y Explotación por Hundimiento de Subniveles. El costo operativo de mina promedio es de 22.23 US$/ton.

La principal fuerza laboral la componen personal de Empresas Especializadas (JRC, AESA, MULTICOSAILOR, UNICON y SUBTERRANEA) que suman 645 colaboradores.

GENERALIDADES

Yacimiento en Iscaycruz:

Tipo de Yacimiento: La mineralización de ISCAYCRUZ corresponde al tipo reemplazamiento hidrotermal con aporte hidrotermal posterior conformado por minerales de Zn, Pb, Ag y Cu. Los minerales de mena principales son, esfalerita, marmatita y subordinadamente galena y calcopirita. Entre los minerales accesorios se reconoce a la pirita, siderita, calcita, cuarzo y son considerados como minerales de ganga.

Esta ubicado en el flanco oeste de la cordillera de los andes 300Km al norte de la ciudad de Lima a una altura media de 4.700msnm. Es un yacimiento poli metálico con predominancia de sulfuros de Zn. Confinados principalmente en el ámbito de la formación calcárea Santa.

MINA CHUPA

Nv -13

Nv 0

NIVEL 5 INFERIORNv -5

Nv -1

Nv -6

Nv -8

Nv -9

Nv -10

Nv -11

Nv -12

NIVEL 8 INFERIOR

Nv -7

Nv -3

Nv -4

Nv -2

Método de Explotación: •Sublevel Stoping (Taladros Largos) Factores Influyentes: • Factores de excavación (excavaciones abiertas)

GEOMECANICA MINA CHUPA: • Es la mejor mina desde el punto de vista

geomecánico; la calidad de la roca, en un 60%, se desarrolla con un RMR de 51 a 60; y el restante 40% en roca con un RMR de 41 a 50.

• El sostenimiento con shotcrete es al 30% del total de metraje de los avances.

MINA TINYAG

Método de Explotación: • Sublevel Caving Transversal (Hundimiento por subniveles)

Factores Influyentes: • Estréss de Roca.

•Expansión de Roca.

•Influencia del agua (aguas acidas)

Tinyag I

Tinyag II

GEOMECANICA MINA TINYAG:

• La calidad de roca en esta mina es menor que en Limpe Centro (RMR <40)

• El halo de alteración es de una potencia aprox. de 10 metros, en la actualidad se sostiene con shotcrete vía humeda y cimbras

• Los cruceros en desmonte se sostienen con shotcrete de 2” a 3” según evaluación.

• En esta mina estamos implementando el shotcrete vía húmeda y pernos Hydrabolt.

• Los metrajes de avance en desmonte y mineral van sostenidos con shotcrete al 100%.

MINA LIMPE MINA TINYAG:

Método de Explotación: • Corte y Relleno Ascendente (Relleno Cementado) Factores Influyentes: •Influencia de esfuerzos o estrés de roca (reacomodo de roca) •Factores de excavación (excavaciones abiertas) •Influencia de la orientación de las discontinuidades

•Influencia del agua (aguas acidas)

GEOMECANICA MINA LIMPE:

• Los cruceros en desmonte tienen un RMR entre 35 y 45, donde se debe de sostener con shotcrete de 2”, estando cerca al contacto litológico la calidad de roca baja, en donde se tiene que aplicar un mayor sostenimiento.

• Las labores en mineral tienen un RMR entre 35 y 45, donde el sostenimiento también es a base de shotcrete.

• Esta condición es típica en LIMPE CENTRO, por lo que la aplicación de shotcrete es al 80%, que puede complementarse con cimbras de ser necesario. Tanto para las labores en desmonte como de mineral.

FACTORES INFLUYENTES EN LA ESTABILIDAD DE LA MINA

• Influencia del agua (aguas acidas) • Influencia de esfuerzos o estrés de roca

(relajamiento y/o estallidos de roca) • Factores de excavación (excavaciones abiertas) • Influencia de la orientación de las

discontinuidades

FACTORES INFLUYENTES EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS

En rocas masivas y B-MB la presencia de agua no tiene influencia significativa.

En rocas R, la influencia se debe a la presión y efecto lubricante.

En rocas P-MP el efecto es inmediato, por actuar como lubricante y lavado de material fino de relleno en fracturas, acelerando el aflojamiento.

Las aguas acidas son un factor influyente determinante en el sostenimiento de pernos Split set y cimbras metálicas.

En zonas de rocas expansivas, la influencia del agua también es muy determinante

A. Influencia del Agua

AGUAS ACIDAS CARCOMIENDO EL FIERRO DE LAS CIMBRAS

Mina Limpe

La presencia de agua en las fisuras ejerce presión y actúa como lubricante, además de lavar el relleno débil de las fracturas, complicando la estabilidad de la excavación.

Se concentran en puentes, pilares y frentes de excavación al redistribuirse las presiones por el efecto de las aberturas.

Se deben a profundidades, estructuras geológicas, diques y arcillas expansivas

Se reconocen por ruidos, descostramiento o lajamientos en paredes y techo y presencia de estriaciones en el macizo rocoso

Se controla con modificaciones en los diseños de

minado, tamaño de aberturas y sistemas de soporte.

B. Influencia de esfuerzos ó estrés de roca

RELAJAMIENTO Y ESTALLIDOS DE ROCA

MINA LIMPE CENTRO EVENTO SISMICO 28/11/07 11:AM

NV-17 NUDO RAMPA CON PIVOT (DESPRENDIMIENTO DE ROCA)

Esfuerzos inducidos por aberturas múltiples

Tamaño y forma de la excavación, intercepción de labores, dimensionamiento y espaciamiento de puentes y pilares.

Diseño de malla de perforación, alineamiento de taladros, potencia de los explosivos, en especial en los taladros de contorno.

Colocación de los soportes adecuados en el momento oportuno o su colocación después del tiempo de autosoporte de la roca.

Voladuras cercanas a labores excavadas.

C. Factores de excavación

Influencia de los Tajos Abiertos en la Estabilidad de las Labores

Antes de iniciar una labor Abriendo un by pass

Dejando un tajo sin relleno Rellenando el tajo

D. Influencia de la orientación de las discontinuidades

Son desfavorables o muy desfavorables las discontinuidades verticales y subverticales que se encuentren paralelas o subparalelas a las paredes o cajas de la excavación.

Son desfavorables o muy desfavorables, las

discontinuidades horizontales o sub horizontales. Este efecto se incrementa por tamaño de abertura,

relleno de la discontinuidad, presencia de agua y presencia de esfuerzos.

Desfavorables

Favorables

FACTOR DE COMPETENCIA (Fc) EN LA MINA ISCAYCRUZ (LIMPE CENTRO)

Cota Superior 4810m Promedio (m) Factor de Competencia de Roca (Fc): Fc = Rc/Sv Rc = Resistencia a la compresión (rotura) de la roca en Mpa. Sv = Esfuerzo in-situ vertical de la roca = (Densidad * Profundidad)/100 en Mpa El Rc de la roca en la Rampa Principal de la Mina Limpe Centro tiene un promedio de 170 Mpa, con una densidad de 2.7 Tn/m3, por lo tanto el Fc estará supeditado a la profundidad de la labor. Fc >10 No hay problema de relajamiento en la roca Fc <10 >5 Relajamiento menor y problemas menores Fc <5 >2.5 Relajamiento severo en funcion al tiempo Fc < 2.5 Problemas de estallido y/o derrumbes

TEMPORAL : Hasta 12 meses de exposición PERMANENTE : De 1 hasta > 10 años

VIDA UTIL DE LA LABOR

Tipo Tiempo Exposicion T1 0 a 1 mes T2 1 a 4 mes T3 4 a 12 mes

Tipo Tiempo Exposicion P1 1 a 2 años P2 2 a 10 años P3 > 10 años

Galerias,By pass Pivot,Ventanas Rampa Principal

LABOR TEMPORAL (T) TIPO DE EXCAVACION

Camaras de Reconocimiento Camara DDH Cruceros,Subniveles

LABOR PERMANENTE (T) TIPO DE EXCAVACION

Diferentes tablas GSI utilizadas en Unidades Mineras

Taller GeomecánicoActualización de la tabla GSI

La Gerencia de Fiscalización Minera del OSINERNIMorganizo un taller de Geomecánica con el objetivo deestandarizar y actualizar la tabla GSI muy utilizada en casitodas las Unidades Mineras del país.Participaron en dicho taller Consultores Geomecánicosnacionales y especialistas técnicos del OSINERGMIN.Los puntos a tratar fueron:

1. Uniformizar conceptos de Estructura de roca.2. Uniformizar conceptos de Condición superficial.3. Calculo del tiempo de autosoporte (TAS).4. Estandarización de colores para sostenimiento.

CRITERIO PARA DESIGNAR EL GRADO DE FRACTURAMIENTO

LF F MF IF T

CARACTERISTICAMB trabada, no

disturbadaB trabada, poco

disturbada

Moderadamente trabada y

disturbada

Plegamiento y fallamiento

Extremadamente rota

ESPACIAMIENTO (cm) > 25 15 - 25 6 - 15 < 6 -

SISTEMA DISCONTINUIDADES 2 sistemas 3 sistemas 3 principales + 1 secundaria

> 4 sistemas fragmentada

RQD > 80% 55 - 75% 25 - 50% < 25% sin RQD

N° FRACTURAS / M² 1 - 5 6 - 10 11 - 20 > 20 Molida

ESTRUCTURA - GRADO DE FRACTURAMIENTOPROPIEDADES

GRADO DE FRACTURAMIENTO

• FRACTURADO ( F ) : Bien trabada, poco disturbada. Espaciamiento de 15 a 25 cm. 3 sistemas discontinuidades. RQD: 55 – 75%.

6 – 10 fracturas / m². (bloques ortogonales).

• MUY FRACTURADO ( MF ) : Moderadamente trabada y disturbada. Espaciamiento de 6 a 15 cm. 3 sistemas + 1 secundaria en discontinuidades. RQD: 25 – 50%. 11 – 20 fracturas / m². ( bloques pequeños angulosos ).

• INTENSAMENTE FRACTURADO ( IF ) : Plegamiento y fallamiento.

Espaciamiento < 6 cm. 4 sistemas discontinuidades. RQD: < 25%. > 20 fracturas / m². (trozos pequeños angulosos e irregulares). • TRITURADO(T) : Masa rocosa extremadamente rota. Sin espaciamiento.

Sin RQD. Roca molida y/o fragmentada.

Fallas Estratificación

DISCONTINUIDADES

Son planos de debilidad que afectan a la continuidad de la roca, entre los principales tenemos: Fallas, fracturas, estratificación, foliación, etc.

Roca Fracturada (F)

8 fracturas / m²

Roca Muy Fracturada (MF)

14 fracturas / m²

Roca Intensamente Fracturada (IF)

> 20 fracturas / m²

CRITERIO PARA DESIGNAR LA CONDICION DE ROCA

MB B R P MP

RESISTENCIA (Mpa) > 100 50 - 100 25 - 50 5 - 25 < 5

ALTERACION Sana Ligeramente Moderada Muy alterada Descompuesta

RUGOSIDAD Muy rugosa Rugosa Ligeramente Lisa Espejo falla

RELLENO Sin relleno oxidación compacto suave Panizado

ABERTURA (mm) Cerrada < 0.1 < 1 1 - 5 > 5

CONDICION DE ROCAPROPIEDADES

GRADO DE CONDICION DE LA ROCA

• BUENA ( B ) : Roca competente. Resistencia de 50 – 100 Mpa. Ligeramente alterada . Rugosa. Relleno con oxidación. Abertura < 0.1 mm.

( rompe con dos golpes de picota).

• REGULAR ( R ) : Moderadamente competente. Resistencia de 25 – 50 Mpa. Moderadamente alterada. Ligeramente Rugosa. Relleno compacto. Abertura < 1 mm. ( rompe con un golpe firme de picota ).

• POBRE ( P ) : Poco competente. Resistencia de 5 – 25 Mpa. Muy alterada. Rugosidad lisa. Relleno suave. Abertura 1 - 5 mm.

( se raya con facilidad con la navaja).

• MUY POBRE ( MP ) : Roca sin competencia. Resistencia < 5 Mpa. Descompuesta. Espejo de falla. Relleno panizado. Abertura > 5 mm.

( se disgrega con la fuerza del puño).

PRUEBA DE RESISTENCIA DE LA ROCA

CORRECTO INCORRECTO

RELLENO

APERTURA

Calculo del tiempo de autosoporte (TAS)

Para el calculo del tiempo de autosoporte se tienen que utilizar los ábacos ya conocidos, adecuándolos y

ajustándolos según los factores influyentes de cada Unidad Minera.

Estandarización de colores para sostenimientoAplicando la Memotecnica, se sugieren los siguientes

colores:

ESPACIAMIENTO SISTEMATICO EN ROMBO 1.5X1.8m

RECUERDA: EL MEJOR

SOSTENIMIENTO ES EL NECESARIO, SUFICIENTE Y OPORTUNO