UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTEFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINASMECANICA DE ROCAS IITRABAJO FINAL: INFORME DE VIAJE DE ESTUDIOS A MINA PAREDONES

DOCENTE:ING. ROBERTO GONZALES YANA

INTEGRANTES:LUIS IZQUIERDO LINARESFRANK CRUZ TAIME

OCTUBRE 20141. INTRODUCCIN Dependiendo de sus caractersticas y condiciones, la masa rocosa puede variar de una mina a otra, como tambin de rea en rea dentro de una misma mina.Con el paso del tiempo crecen las labores mineras y el minado se realiza a mayores profundidades, desarrollndose as diferentes problemas de inestabilidad en la roca.A fin de organizar y mantener una adecuada estrategia de control de la estabilidad de la roca en las labores mineras, el personal de una mina debe estar familiarizado con las caractersticas y condiciones de la masa rocosa propias de su mina. En tal sentido, este manual va a ayudar al personal a hacer del ambiente subterrneo un lugar de trabajo ms seguro.En masas rocosas masivas o levemente fracturadas con excavaciones bien perfiladas, habr una mnima necesidad de sostenimiento. En masas rocosas fracturadas o estratificadas con excavaciones bien perfiladas, habr un incremento en la necesidad de sostenimiento. En masas rocosas intensamente fracturadas y dbiles o en zonas de falla o de corte, definitivamente habr necesidad de planear cuidadosamente el sostenimiento. En condiciones de altos esfuerzos, los cuales inducen fallas en la masa rocosa de las excavaciones, ser esencial plantear estrategias especiales de sostenimiento.

2. OBJETIVOS

1. Obtener los conocimientos sobre la temtica relacionada a los tipos de sostenimiento, tales como: Diseo, Construccin y Control.2. Mejorar la estabilidad del macizo rocoso en la labor subterrnea a travs de la utilizacin de buenas prcticas de sostenimiento. 3. Aplicar en campo los conocimientos tericos obtenidos de geomecnica y las estructuras geolgicas..

UBICACIN DE MINA PAREDONESSe encuentra ubicado en el distrito de Chilte al Norte de la provincia de Contumaz, regin Cajamarca. Se localiza en la unin de los ros Llaminchad (San Pablo), ro Huertas (Contumaz) y el ro Jequetepeque y Huertas.Distrito: San BernardinoProvincia: San PabloRegin: CajamarcaUbigeo: 061202Latitud Sur: 711'18.3"S(-7.18842890000)Longitud Oeste: 7849'23.3"W(-78.82312502000)Altitud: 944 msnmHuso horario: UTC-5

GEOMORFOLOGAEn el recorrido que hicimos de la zona observamos cerros empinados de fuerte pendiente con zonas agrestes, en las zonas bajas laderas de moderada inclinacin, teniendo resaltar el afloramiento rocoso de calizas, lutitas y margas, tambin se pudo observar claramente un espejo de falla. En la zona de estudio tambin encontramos algunas muestras de fsiles de la Formacin Quilquian.Es predominante la presencia de valles que se encuentran a la orilla del Rio de Chonta, los agentes meteorolgicos ms predominantes en la zona son la lluvia, vientos y los cambios de temperatura principalmente.GEOLOGIA REGIONALEl presente acpite tiene como objetivo describir las unidades cronolgicas que se presentan alrededor de la zona de estudio, las cuales tienen una gran influencia de las unidades encontradas. Generalmente las grandes unidades geolgicas son al cretceo, que solamente abarca el superior. Estas unidades existen en todo el valle a nivel regional.En el entorno de Cajamarca encontramos las formaciones:

ESTRATIGRAFIAEn el rea de estudio se inicia con el grupo Callpuy del Volcnico San Pablo, seguida por las formaciones: Pariatambo, Yumagual, Quilquian, Cajamarca.

MINA PAREDONESMina paredones ubicada a 4 Km de Chilete camino a San Pablo, centro minero operado en su entonces por Northern Peru Mining Corporation NPMC, Importante productor de plata desde pocas coloniales.

TIPOS DE SOSTENIMIENTO EN MINA PAREDONES

La importancia de la evaluacin de las condiciones geomecnicas y operativas, en el proceso de seleccin de los sistemas de sostenimiento, toman un papel determinante en el proceso de brindar un adecuadocontrol de la inestabilidad subterrnea.Por ello, es importante que los profesionales encargados de recomendar lastcnicas de sostenimiento, as como los encargados de la aplicacin del sostenimiento, estn ntimamente compenetrados con las relaciones que, de manera directa, existen entre la evaluacin geomecnica y la operatividad de las zonas inestable.

1. PERNO DE ANCLAJE

La estabilizacin del macizo rocoso es uno de los retos de quienes trabajan en la minera subterrnea. El xito de dicha tarea est estrechamente ligado al control de los accidentes por desprendimiento de rocas, uno de los tipos ms recurrentes en la minera peruana. Por ello se ha desarrollado tcnicas, equipos y herramientas que vienen permitiendo tener operaciones segurasel perno de anclaje Splitbolt es un estabilizador de rocas que se usa para el sostenimiento de labores temporales en mina. Se trata de un perno que se fija en la roca por efecto de deformacin mecnica y que genera fuerzas radiales a lo largo de su longitud inserta en la roca aumentando la resistencia del macizo rocoso.

El perno de anclaje est conformado por una planchuela de sujecin y un tubo de acero abierto longitudinalmente y aguzado en un extremo para facilitar su insercin en la roca; en el extremo opuesto lleva un anillo de alambrn soldado para facilitar la posicin de la planchuela y la instalacin demallas metlicas.La principal aplicacin en mina del Splitbolt corresponde al sostenimiento de labores de produccin: tajeos, en los cuales el sostenimiento tiene que ser instalado rpidamente y que sea capaz de soportar carga una vez instalado.Para su instalacin se deberefectuar una perforacinen la roca con un dimetro menor que el tubo estabilizador, introduciendo el perno por percusin con las mquinas perforadoras; su abertura expuesta se va cerrando progresivamente al ingreso en la roca, produciendo fuerzas radiales a lo largo del tubo. La generacin de fuerzas radiales hace que se ancle a la roca.

1.1 Seleccin de Pernos de Anclaje

Por lo general, cuando se evala la factibilidad del uso de una alternativa de sostenimiento correspondiente a la categora por refuerzo (pernos de anclaje), muchas veces es analizada nicamente la macrovariable geomecnica, enfocndose solamente en la evaluacin de las caractersticas geomecnicas del macizo rocoso (condiciones de calidad de roca y evaluacin de la estabilidad estructuralmente controlada, principalmente), mas no de las caractersticas operativas de la zona inestable.

La diferenciacin de la categora de los anclajes (adherencia o friccin) se efectuar evaluando los siguientes factores operativos:

Evaluacin del tiempo de exposicin de las labores a sostener. Capacidades de carga de cada una de las alternativas de anclajes. Anlisis de factores de seguridad. Dimensionamiento de la labor minera. Anlisis de los servicios para la aplicacin de la alternativa seleccionada. Evaluacin de costo beneficio de la alternativa seleccionada.

De estos parmetros operativos, la evaluacin del tiempo de exposicin, asociada al grado de seguridad requerida de la labor minera y a la capacidad de carga que ofrece el anclaje, establecen la base para la seleccin de la categora de anclaje a utilizar. Es importante indicar, que la evaluacin del primer parmetro, determinar el filtro para la eleccin de la categora de anclaje a ser aplicado, ya que asociar el tiempo de exposicin de la labor minera con las caractersticas mecnicas de la categora del anclaje.Cabe mencionar, que los pernos de anclaje estn agrupados en dos categoras de refuerzo: anclajes por adherencia y anclajes por friccin. Dentro de los cuales se encuentran agrupados los diversos tipos de anclajes conocidos en el mercado.

Asimismo en esta parte del anlisis, es importante tener claro si la categora del anclaje seleccionado corresponde a un soporte permanente o si corresponde a unsoporte temporal. Esta premisa es importante al momento de seleccionar el tipo de sostenimiento, ya que las categoras por adherencia estn asociadas a soportes permanentes, mientas que la categora por friccin est asociada a soportes temporales.

Una vez seleccionada la categora de anclaje a ser utilizada, es necesario asociar el parmetro de la capacidad de carga que ofrece el anclaje. La capacidad de carga del anclaje, es el resultado de la medicin cuando este se encuentra dispuesto dentro de la masa rocosa. Por ello, se debe tener claro el concepto de anclaje, el cual resulta de la asociacin del macizo rocoso, el perno de acero, y de ser el caso, el encapsulante aplicado (el encapsulante lo constituye la matriz de adherencia en los pernos de la categora de este nombre). Por esta razn, no es lo mismo la capacidad de carga del anclaje inserto y la capacidad de carga del perno no inserto, cuya verdadera nomenclatura estar asociada a las propiedades mecnicas del elemento de sostenimiento.

Una vez claro este concepto, ser necesario comprobar las capacidades de carga reales del anclaje seleccionado, lo cual se obtiene mediante un programa de monitoreoque consiste en efectuar pruebas de arranque o tambin llamadas ensayos pull tests. Es importante en esta etapa, tener en cuenta que las capacidades de carga de los anclajes monitoreados, estarn en relacin directa al dominio geomecnico en el cual fueron aplicados.El Anlisis de los factores de Seguridad es otra variable de evaluacin la cual estar asociada a los Tiempos de exposicin de las labores mineras. Es decir los FS estarn en relacin directa al tiempo de exposicin de las labores a ejecutarse. El grado de seguridad demandado para la estabilidad de la labor minera, deber analizarse y controlarse con la alternativa o las alternativas de sostenimiento a aplicarse, para no caer en un sobredimensionamiento de dichos sistemas de soporte.

2. SOSTENIMIENTO TEMPORAL EN MINA SUBTERRANEA

Elsostenimientoes utilizado para conservar la integridad delmacizo rocosomanteniendo la dilacin y las fuerzas de friccin, con el propsito de prevenir movimientos relativos entre porciones individuales de roca fracturadas (keyblocks). Otra importante funcin del sostenimiento es inhibir la separacin de los estratos.Las gatas mecnicas son generalmente utilizadas como sostenimientos temporales en labores subterrneasen Sudfrica y sirven para proteger a los trabajadores y equipos. Asimismo, contrarrestan el peligro de cadas de roca antes de la instalacin del sostenimiento permanente. Muchos de estos dispositivos, como el Camlok, son activos por naturaleza y pueden ser trasladados segn como se desarrollen los avances en la excavacin.Estas gatas son instaladas despus de la limpieza de la zona de trabajo y antes de empezar la perforacin cualquier actividad en las operaciones mineras. Cuando el turno de trabajo finaliza y el sostenimiento permanente ha sido instalado, las gatas mecnicas son retiradas y almacenadas en un lugar donde no sean afectadas por la voladura y para evitar inconvenientes al sacar el mineral o desmonte. Luego, ellos son liberadas por medio de los trabajadores en el caso ocurriera una cada de roca al retirarse las mismas. Su instalacin y liberacin es fcil y rpida.

El espaciamiento de un sostenimiento temporal de alto rendimiento como elCamlok, durante la rehabilitacin de labores antiguas, abandonadas y en las que elsostenimiento permanentese ha deteriorado, es muy importante.An si el sistema de sostenimiento parece intacto, y la rehabilitacin es ejecutada debido al deterioro por el periodo transcurrido desde su instalacin y ni por fallamiento, es prudente asumir que el antiguo sostenimiento ha sido comprometido y que la labor no est sometida.El Camlok contiene los siguientes elementos: Un cabezal que le otorga una determinada rea de influencia (dependiendo del modelo: loadspreader, flat y universal) para ser alineado de acuerdo a la direccin de fracturamiento del macizo rocoso. Un tubo interior telescpico para el ajuste inicial de la altura de trabajo. Un collar rotatorio para regular con ms precisin el pasador de ajuste de altura. Un disco para indicar la direccin de liberacin remota. Dos levas rotatorios operadas por un engranaje de palanca fija para el tensionado de la gata y liberacin remota.Sucapacidad de sostenimientodepende de la altura de trabajo. El modelo M1, que trabaja aproximadamente a un metro, puede otorgar hasta 23 toneladas y el H9 permite hasta 7 toneladas a ms de 5 metros de altura.Losaccidentes por cadas de rocas, continan enlutando cada ao a las familias de los trabajadores mineros y a su vez son la principal causa de las fuertes sanciones econmicas que reciben las empresas mineras por parte del organismo sectorial.Ello se debe, sin duda, a la ausencia de una herramienta que sirva de sostenimiento temporal en el transcurso de las labores mineras. Muchas alternativas se han planteado y ejecutado, pero el factor restrictivo no es el econmico. Ms bien, es el factor tiempo el que reduce la dinmica en la produccin y, por consiguiente, incrementa los costos de operacin.

3. AUTOSOSTENIMIENTO DEL MACISO ROCOSOCuando la roca es buena no necesita sostenimiento alguno por lo tanto se pudo apreciar en paredones roca buena que poda auto sostenerse (sostenimiento natural).Mecnicamente los macizos rocosos son medios discontinuos, anistropos y heterogneos.

4. TECNICAS ALTERNATIVAS DE SOSTENIMIENTO.

Para el control de la estabilidad de las labores mineras subterrneas existen tcnicas muy utilizadas como el uso de pernos de roca split set, swellex, cable, entre otros.Sin embargo, hay otras tcnicas de sostenimiento que son utilizadas en el minado subterrneo, las mismas que se mencionan a continuacin.

4.1 Refuerzo de pilaresEn pilares importantes asociados a excavaciones permanentes, cuando stos son inestables, se suele utilizar:pernos pasantes, cables pasantes o cables enrollados al pilar, siendo esta ltima conocida como el enzunchado de pilares, de tal manera que se llega a estabilizar el pilar inestable.Los cables que se utilizan son los mismos cables de refuerzo para el sostenimiento de excavaciones mineras.

4.2 Usos del concreto armadoLas estructuras de concreto armado, pueden ser utilizadas para realizar revestimientos de concreto de excavaciones permanentes importantes como: estaciones de piques, galeras de nivel, echaderos de mineral principales, etco asociadas a las labores de preparacin de mtodos de minado por hundimientos. Tambin el concreto armado es utilizado para construir muros de concreto en los hastiales de labores mineras, solos o como complemento del sostenimiento con cimbras. Por otro lado, tambin pueden ser utilizados para construir losas en la base de los tajeos, de tal manera que estos sirvan en el futuro como techo de los tajeos que se ubicarn debajo para recuperar el mineral. Estas estructuras deben ser rigurosamente diseadas y construidas, comparables con las obras de ingeniera civil. La mecnica de rocas brinda las herramientas necesarias para hacer estos trabajos.

4.3 Consolidacin del terrenoLas tcnicas de consolidacin de terrenos de muy mala calidad mediante inyecciones de lechada de cemento o productos qumicos, son raramente utilizadas en el minado subterrneo, sin embargo, en algunos casos puede ser necesario, particularmente asociadas a laconstruccin de excavaciones permanentes importantes.

4.4 Pilotes de fierro corrugadoEn relacin al sostenimiento con cimbras, una alternativa de los marchavantes es la utilizacin de pilotes de fierros corrugados cementados o no cementados, colocados como pre-soporte, para mejorar la calidad del techo, especialmente si el techo est levantado o es muy inestable.

4.5 Cerchas reticuladasSon estructuras de fierro corrugado utilizadas a manera de cimbras ligeras en las labores de avance, en condiciones de roca de mala calidad, generalmente en combinacin con el shotcrete.

4.6 Enlazado con cables y voladuras de relajamientoEn labores de avance ubicadas en ambientes de muy altos esfuerzos, propensas a ocurrencias de reventazones o estallidos de rocas, el sostenimiento adecuado es en base a pernos cementados o con resina y malla. Para minimizar los efectos de las reventazones o estallidos de roca, en adicin a los pernos y malla se suele utilizar cables enlazados.

Asimismo, en ambientes de altos esfuerzos, la tcnica de voladuras de relajamiento es una alternativa de control de la estabilidad.Esta consiste en perforar y cargar taladros largos en el frente de avance junto a los taladros de produccin. La voladura simultnea de taladros largos y taladros de produccin, propicia el fracturamiento de la roca ms all de los lmites de la voladura de produccin. El fracturamiento de la roca contribuye a relajar los esfuerzos, anulando la posibilidad de ocurrencias de reventazoneso estallidos de rocas.

CONCLUSIONES

Cuando se producen fallos, derrumbes o deslizamientos en los macizos rocosos, estos ocurren preferentemente a favor de las discontinuidades.

Un buen mapeo geomecanico es crucial para que las labores mineras sean seguras tomando en consideracin la eleccin del tipo de sostenimiento.

BIBLIOGRAFIA Pginas Web: http://www.deperu.com/centros-poblados/mina-paredones-38121 http://www.peru.gob.pe/Nuevo_Portal_Municipal/portales/Municipalidades/601/entidad/pm_municipalidad.asp http://revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/sostenimiento/

FOTOS DEL VIAJE A MINA PAREDONES

Mecanica de Rocas IIPgina 18