UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS

TESIS

Presentada por

BACH. JOSEPH BRAYAN ROMO CRISTÓBAL

Para optar el Título Profesional de

INGENIERO DE MINAS

Huancayo – Perú 2020

“FACTORES QUE INFLUYEN EN EL FRACTURAMIENTO DEL SHOTCRETE

Y EL IMPACTO EN EL

SOSTENIMIENTO EN CONSORCIO

MINERO HORIZONTE S.A.”

(2)

Asesor

Dr. Orison Evans Delzo Salome

(3)

Dedicatoria A Dios, por guiar mi camino hacia el éxito y a mis padres Arturo y María, las dos personas que más amo y admiro.

(4)

Agradecimiento A mi asesor, el doctor Orison Evans Delzo Salome.

A la Facultad de Ingeniería de Minas.

A la Universidad Nacional del Centro del Perú

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Resumen

La explotación de minas es una industria de gran riesgo que puede ejecutar el ser humano, ahora estadísticamente hablando la caída de rocas originado en interior mina es la fuente principal de los accidentes. Por ello, para prevenir las pérdidas en el proceso de cualquier índole y que estos accidentes no puedan afectar el ciclo de explotación, se requiere la

utilización de un tipo de sostenimiento adecuado para el tipo de roca según la valoración que establece el departamento de geomecánica y así asegurar la utilidad conveniente del macizo rocoso dentro de las diversas actividades mineras y servicios auxiliares. Por esta razón en Consorcio Minero Horizonte el estudio del sostenimiento con shotcrete es fundamental para el ciclo de minado debido a que la operación en su mayoría depende de la efectividad con la que este tipo de sostenimiento se aplica teniendo en cuenta los distintos parámetros de calidad que en la presente investigación vamos a analizar a fondo con el fin de mejorar nuestra

operación y disminuir los problemas más comunes que se presentan como el fracturamiento del shotcrete en las labores ( tajos y labores permanentes).

Palabras claves: sostenimiento con shotcrete, fracturamiento, geomecánica

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Abstract

The exploitation of mines is a high-risk industry that can be executed by human beings, now statistically speaking the fall of rocks originated in the interior mine is the main source of accidents. Therefore, to prevent losses in the process of any kind and that these accidents cannot affect the exploitation cycle, the use of a type of support suitable for the type of rock is required, according to the assessment established by the department of geomechanics and thus ensuring the convenient usefulness of the rock mass within the various mining activities and auxiliary services. For this reason, at Consorcio Minero Horizonte, the study of the support with shotcrete is fundamental for the mining cycle, since the operation mostly depends on the effectiveness with which this type of support is applied, taking into account the different quality parameters that In the present investigation we are going to analyze in depth in order to improve our operation and reduce the most common problems that arise such as fracture of the shotcrete in labor (pits and permanent labor).

Keywords: shotcrete support, fracturing, geomechanics

(7)

Índice

Dedicatoria ... iii

Agradecimiento ... iv

Resumen ... v

Abstract ... vi

Índice de tablas ... xii

Índice de figuras ... xiv

Introducción ... xvi

Capítulo I ... 17

Planteamiento del problema ... 17

Fundamentación del problema ... 17

Formulación del problema ... 19

1.2.1. Problema general. ... 19

1.2.2. Problemas específicos. ... 19

Objetivos de la investigación ... 20

1.3.1. Objetivo general. ... 20

1.3.2. Objetivos específicos. ... 20

Justificación e importancia de la investigación ... 20

Alcances y limitaciones de la investigación... 21

1.5.1. Alcances. ... 21

1.5.2. Limitaciones. ... 21

Capítulo II ... 22

Marco teórico ... 22

Antecedentes del estudio ... 22

Bases Teóricas ... 23

(8)

2.2.1. Generalidades de la unidad minera. ... 23

2.2.1.1. Ubicación política y geográfica. ... 23

2.2.1.2. Geología regional. ... 25

2.2.2. Shotcrete. ... 26

2.2.3. Caracterización del macizo rocoso. ... 28

2.2.4. Clasificación geomecánica. ... 29

2.2.5. Sistemas de sostenimiento ... 36

2.2.5.1. Sostenimiento Pasivo ... 36

2.2.5.2. Sostenimiento Activo ... 41

Definición de términos básicos ... 41

Planteamiento de la hipótesis de investigación ... 42

2.4.1. Hipótesis General. ... 42

2.4.2. Hipótesis específicas. ... 43

Identificación y clasificación de las variables ... 43

Operacionalización de las variables ... 43

Capítulo III ... 44

Metodología de la investigación ... 44

Método de la investigación ... 44

Tipo de investigación ... 44

Nivel de Investigación... 44

Diseño de investigación ... 44

Población y muestra ... 45

3.5.1. Población ... 45

3.5.2. Muestra y descripción de la muestra ... 45

Técnicas para el procesamiento de datos ... 45

(9)

Instrumentos de recolección de datos ... 46

Capitulo IV... 47

Presentación de resultados ... 47

Datos generales ... 47

4.1.1. Análisis situacional antes del estudio ... 47

Factores geomecánicos... 49

4.2.1. Criterios geomecánicos. ... 49

4.2.2. Informes geomecánicos. ... 52

4.2.3. Recomendación geomecánica. ... 53

4.2.4. Tabla geomecánica ... 54

4.2.5. Especificaciones de los estándares de sostenimiento en CMH S.A. ... 56

4.2.5.1. Cubicación de las labores ... 56

4.2.5.2. Área de trabajo y talento humano. ... 57

4.2.5.3. Shotcrete proyectado/lanzado ... 58

4.2.5.4. Operación del lanzado de shotcrete ... 59

4.2.6. Equipo de trabajo y sus competencias ... 61

4.2.6.1. Operadores ... 61

4.2.6.2. Supervisor de operaciones ... 61

4.2.6.3. Supervisor de seguridad ... 61

4.2.6.4. Jefe de área ... 61

4.2.6.5. Superintendente de Geomecánica ... 61

4.2.7. Documentación de registro y control. ... 61

4.2.8. Frecuencia de inspecciones. ... 61

4.2.9. Seguimiento y mejoramiento continuo... 62

4.2.10. Equipos, materiales y aditivos ... 62

(10)

Diseño del shotcrete lanzado ... 65

4.3.1. Diseño de concreto lanzado (vía húmeda) ... 65

Control de calidad del proceso de producción y lanzado del shotcrete ... 66

4.4.1. Ensayo de análisis granulométrico del agregado (ASTM C 1436) ... 66

4.4.2. Prueba de Slump (ASTM C. 143) ... 67

4.4.2.1. Procedimiento para realizar la prueba del Slump ... 68

4.4.2.2. Seguimiento de las pruebas de Slump en planta y en labor ... 70

4.4.3. Rebote ... 70

4.4.3.1. Resultados de las pruebas de rebote por equipo robot ... 71

4.4.4. Control del espesor en el lanzado de shotcrete ... 72

4.4.4.1. Uso de calibradores ... 73

4.4.5. Presión de aire comprimido ... 73

Control de calidad de las pruebas de laboratorio ... 74

4.5.1. Penetrómetro manual (según norma ASTM C 403) ... 74

4.5.2. Ensayos de resistencia a la compresión simple ... 75

4.5.2.1. Testigos de concreto simple ... 75

4.5.2.2. Testigos diamantinos de concreto ... 78

4.5.3. Ensayos de tenacidad (Norma Europea UNE - 14487) ... 80

4.5.3.1. Paneles de concreto ... 81

Contrastacion de la hipotesis ... 83

4.6.1. Hipotesis general ... 83

4.6.2. Hipotesis especificos ... 85

Discusion de resultados ... 86

Conclusiones ... 87

Recomendaciones ... 88

(11)

Referencias bibliográficas ... 89

Anexos ... 91

Anexo 1. Matriz de consistencia ... 91

Anexo 2. Plano Geomecánico TJ1993 ... 92

Anexo 3. Plano Geomecánico RP 2081 BS ... 93

Anexo 4. Plano de Zonificación Global ... 94

Anexo 5. Plano Geomecanico TJ1995 ... 95

Anexo 6. Planta móvil N° 4 ... 96

Anexo 7. Diagrama de flujo del proceso de lanzado de shotcrete ... 97

Anexo 8. Diagrama de flujo de la realización de ensayos de laboratorio ... 98

(12)

Índice de tablas

Tabla 1 Accidentes mortales según tipo 2014-2018 ... 18

Tabla 2 Índice de calidad de la roca (RQD). ... 30

Tabla 3 Parámetros RMR - Bieniawski. ... 31

Tabla 4 Puntuación compresión simple. ... 32

Tabla 5 Puntuación RQD. ... 33

Tabla 6 Puntuación espaciamiento de discontinuidades. ... 33

Tabla 7 Puntuación condición de discontinuidades. ... 34

Tabla 8 Puntuación condición del agua subterránea. ... 34

Tabla 9 Puntuación orientación de las discontinuidades. ... 35

Tabla 10 Clasificación RMR. ... 35

Tabla 11 Operacionalización de variables. ... 43

Tabla 12 Programa de mantenimiento y rehabilitación de labores. ... 48

Tabla 13 Caracterización geomecánica del macizo rocoso RP 692 S. ... 50

Tabla 14 Mapeo geomecánico del BP 2105 ZONA SUR... 52

Tabla 15 Recomendación geomecánica del BP 2105 ZONA SUR ... 53

Tabla 16 Formato geomecánico para labores temporales ... 54

Tabla 17 Formato geomecánico para labores permanentes ... 55

Tabla 18 Resistencia a la compresión simple. ... 58

Tabla 19 Especificaciones técnicas del agregado. ... 59

Tabla 20 Diseño de mezcla. ... 59

Tabla 21 Dosis para 1m3 de shotcrete. ... 65

Tabla 22 Analisis granulomentrico por tamizado-arena shotcrete. ... 66

Tabla 23 Pruebas de slump. ... 70

Tabla 24 Pruebas de rebote por equipo y operador. ... 71

(13)

Tabla 25 Resistencias iniciales alcanzadas. ... 74

Tabla 26 Parámetros técnicos para testigos de concreto simple. ... 75

Tabla 27 Resultados promedio de la compresión simple... 77

Tabla 28 Parámetros técnicos para testigos de concreto diamantino. ... 78

Tabla 29 Resultados promedio a la compresión simple... 79

Tabla 30 Parámetros de la absorción de energía. ... 82

Tabla 31 Resistencia a la compresión simple en paneles. ... 83

(14)

Índice de figuras

Figura 1 Evolución de los accidentes mortales en el sector minero, ... 18

Figura 2 Accidentes mortales por tipo entre el 2000-2018 ... 19

Figura 3 Vista departamental de la unidad minera de Parcoy ... 24

Figura 4 Vista local de la unidad minera de Parcoy ... 24

Figura 5 Cuadro cojo ... 37

Figura 6 Cuadro cónico ... 37

Figura 7 Cuadro recto ... 38

Figura 8 Malla electrosoldada ... 38

Figura 9 Cimbras metálicas ... 39

Figura 10 Shotcrete vía seca ... 40

Figura 11 Shotcrete vía humeda ... 40

Figura 12 Diseño causal ... 45

Figura 13 Plano geomecánico de la RP 692 S ... 51

Figura 14 Robot lanzador de shotcrete ... 62

Figura 15 Mixer transportador de shotcrete ... 63

Figura 16 Cantera del agregado ... 63

Figura 17 Cemento tipo big bag... 64

Figura 18 Resultados del ensayo de granulometría ... 66

Figura 19 Toma de muestras del mixer... 67

Figura 20 Prueba de slump realizadas en planta I Betomac ... 68

Figura 21 Técnicas de lanzado ... 72

Figura 22 Calibradores biselados de madera de 2" ... 73

Figura 23 No conformidad de los testigos de concreto ... 74

(15)

Figura 24 Penetrómetro manual ... 75

Figura 25 Testigos de concreto simple ... 76

Figura 26 Rotura de testigos de concreto ... 77

Figura 27 Extracción de testigos diamantinos ... 79

Figura 28 Absorción de energía necesaria para el sostenimiento ... 80

Figura 29 Moldeo y enrazado de los paneles ... 81

Figura 30 Rotura de los paneles de concreto ... 82

Figura 31 Porcentaje de cumplimiento mes enero ... 84

Figura 32 Porcentaje de cumplimiento mes febrero ... 85

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Introducción

El sostenimiento con shotcrete actualmente es un tipo de sostenimiento fundamental para la minería subterránea, los avances tecnológicos en técnicas de aplicación, maquinarias y materiales que conforman el shotcrete nos han demostrado que su aplicación es más efectiva con respecto a otros tipos de sostenimiento y a un menor costo.

El shotcrete por vía húmeda es uno de los métodos de sostenimiento más utilizados en minas subterráneas y es la columna vertebral de la operación del Consorcio Minero Horizonte S.A., ya que acorta los ciclos de trabajo al instalarse más rápido que las mallas de acero electrosoldada y/o pernos.

El problema principal que se tiene en minería subterránea reside en la elaboración, el envío de la mezcla y las técnicas de lanzado a emplearse, es decir: ¿cómo llegan los

materiales al lugar de elaboración?, ¿cómo se traslada la mezcla hasta la zona a sostener? y

¿cómo mejorar las técnicas de lanzado?, son problemas muy importantes pues de estos depende la calidad del sostenimiento de las labores.

Las ventajas que nos brinda el sostenimiento con shotcrete son enormes con respecto a otros sistemas de sostenimiento sobre todo en su aplicación para el soporte de rocas de muy mala calidad a críticas como es el caso de Consorcio Minero Horizonte S.A. que en su

mayoría se cuenta con esta calidad de roca. Por ello en esta investigación se han identificado los factores que provocan el fracturamiento del shotcrete y se han analizado las influencias en la operación que tienen dichos fracturamiento de shotcrete en las labores de la zona sur de la mina.

El autor

(17)

Capítulo I

Planteamiento del problema Fundamentación del problema

La persistencia de las industrias mineras está supeditado al desarrollo de las

operaciones de exploración y explotación de los yacimientos minerales de la unidad minera, por lo que es de gran valor realizar el soporte adecuado de las labores, teniendo siempre en cuenta los factores determinantes para el sostenimiento como son los geológicos y

geomecánicos.

En la unidad minera de Parcoy del Consorcio Minero Horizonte S.A. debido a la calidad de roca con el que se cuenta, la caída de roca es una de las principales causas por las que ocurre un accidente, motivo por el cual se viene incrementando los niveles de seguridad en los trabajadores con instructivos, sensibilizaciones, etc.

En la tabla 1 se resume la cantidad de accidentes mortales producidos en la industria minera a nivel nacional, de acuerdo con el tipo de ellos desde el 2014 al 2018. Estos datos son válidos para tener muy en cuenta la importancia de la gestión de riesgos y peligros, ya que, si lo es Adaptado en cuenta esta cualificación puede variar para mayores resultados negativos.

En la figura 1 se puede observar en una presentación de histogramas, la evolución de los accidentes mortales ocurridos en el sector minero a nivel nacional de acuerdo con el tipo, desde el 2000 al 2018

En la figura 2 con los mismos datos de accidentes mortales de la figura anterior, se presenta porcentualmente la evolución de los accidentes mortales del 2000 al 2018.

(18)

Tabla 1

Accidentes mortales según tipo 2014-2018

Tipo 2014 2015 2016 2017 2018

Desprendimiento de roca 9 10 9 9 5

Transito 11 6 8 4 0

Intoxicación, asfixia 4 4 1 3 1

Derrumbe y derramamiento 2 2 5 0 0

Derrumbe y deslizamiento 2 0 0 2 9

Energía eléctrica 3 3 1 1 1

Manipulación de materiales 2 2 1 0 0

Operación, carga y descarga 2 0 0 1 1

Caída de personas 8 3 2 4 3

Otros tipos 4 4 2 2 4

Acarreo y transporte de mineral 0 3 0 1 4

Explosivos 2 4 0 0 0

Herramientas 3 0 0 0 1

Operaciones de maquinarias 2 6 3 2 5

Estallido de rocas 0 0 0 0 0

Total 54 47 32 29 34

Nota: Adaptado de Reporte de accidentes mortales al 2018, por Ministerio de Energía y Minas, 2019, MEM.

Figura 1

Evolución de los accidentes mortales en el sector minero,

(19)

Figura 2

Accidentes mortales por tipo entre el 2000-2018

Para el Consorcio Minero Horizonte S.A. el sostenimiento con shotcrete es la

columna vertebral del ciclo de minado y por ello es muy importante que el shotcrete aplicado cumpla con los estándares de calidad de manera que los problemas operativos y sobre todo el fracturamiento del sostenimiento pueda ocurrir de forma mínima, de esta manera reducir significativamente los incidentes y accidentes en la empresa.

Formulación del problema 1.2.1. Problema general.

¿Cuáles son los factores que influyen en el fracturamiento del shotcrete y el impacto que genera en el sostenimiento en Consorcio Minero Horizonte S.A.?

1.2.2. Problemas específicos.

 ¿Cómo reducir los factores que causan el fracturamiento del shotcrete en Consorcio Minero Horizonte S.A.?

 ¿De qué manera el lanzado de shotcrete en las áreas que presentan fracturamiento provocan un impacto en el sostenimiento del Consorcio Minero Horizonte S.A.?

Otros Tipos 39%

Desprendimient o de Rocas

29%

Choques contra o Atrapado en o Golpes por…

11%

Caidas de Personas

9%

Atrapado por Derrumbe, Deslizamiento.

Sopl…

7%

Intoxicación- Asfixia- Absorción- Radiaciones

5%

(20)

Objetivos de la investigación 1.3.1. Objetivo general.

Determinar los factores que influyen en el fracturamiento del shotcrete y el impacto que genera en el sostenimiento en el Consorcio Minero Horizonte S.A.

1.3.2. Objetivos específicos.

 Reducir los factores que causan el fracturamiento del shotcrete en Consorcio Minero Horizonte S.A.

 Evaluar de qué manera el lanzado de shotcrete en las áreas que presentan fracturamiento provocan un impacto en el sostenimiento del Consorcio Minero Horizonte S.A.

Justificación e importancia de la investigación

La industria minera es uno de los sectores económicos que requiere de una gran inversión influenciada principalmente por el precio de los metales a nivel mundial, por ello su competitividad requiere de una innovación tecnológica que pueda mejorar sus procesos productivos en todos sus niveles.

Con esta investigación se logra identificar la causa del fracturamiento del shotcrete en las labores, además de ello se analiza como este afecta a la operación no solo del

sostenimiento sino también de las demás actividades que se realizan a lo largo del ciclo de minado.

Nuestros resultados van a dar un aporte muy importante a la empresa contratista Congemin J.H. S.A.C., empresa que opera en la zona sur de la unidad minera de Parcoy y que le va a permitir mejorar la operación del sostenimiento con shotcrete, haciendo que estas sean más efectivas y competitivas dentro de la industria de la minería subterránea, generando mayores márgenes económicos para dichas empresas y sobre todo mejorando los índices de

(21)

seguridad que están alineados a la política de mejora continua implementada en cada empresa contratista.

Alcances y limitaciones de la investigación 1.5.1. Alcances.

El actual estudio será enfocado a la contrata especializada empresa contratista Congemin J.H. S.A.C. en Consorcio Minero Horizonte (zona sur), La investigación abarca únicamente a las empresas dedicadas al rubro de minería que cuentan con un área de sostenimiento con shotcrete.

1.5.2. Limitaciones.

Durante el desarrollo de la investigación no se tuvo ningún tipo de limitaciones.

Siempre se contó con todo la logística y el apoyo necesario a las investigaciones; ya que para esto se realizaron las coordinaciones necesarias para su aplicación y desarrollo.

(22)

Capítulo II Marco teórico Antecedentes del estudio

Tapia (2017) en su investigación “Diseño y aplicación del shotcrete vía húmeda como elemento de sostenimiento en labores mineras – Inpecon S.A.C. – mina Chipmo Compañía de Minas Buenaventura S.A. Unidad Orcopampa” sustentada en la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa; donde nos expone el análisis y el diseño de una correcta aplicación del sostenimiento con shotcrete vía húmeda con equipo robot lanzador de shotcrete, dando mayor velocidad al sostenimiento de las labores generando una mayor efectividad en la producción de mineral para la empresa. A esto se le agrega un minucioso control de calidad en los parámetros que debe de cumplir el sostenimiento con shotcrete cumpliendo con los estándares deseados.

Camarena (2016) desarrolló la investigación “Optimización del sostenimiento con shotcrete vía húmeda con fines de minimizar costos y mejorar la producción de lanzado de la empresa especializada Robocon S.A.C. en la mina San Cristóbal – Compañía Minera Volcan S.A.A.” presentada en la Universidad Nacional del Centro del Perú; investigación en donde nos describe el significativo costo que tiene el rebote (shotcrete desperdiciado en el lanzado) por una inadecuada aplicación de este método en los frentes de trabajo generando un impacto significativo en el sostenimiento en si del macizo rocoso y en los costos de producción ya que en algunos casos el rebote supera el 10 % que se estima en la cubicación.

Huamán (2015) en su investigación “Optimización de shotcrete y disminución de costos en tajo Morro Solar de la Compañía Minera Argentum S.A.” presentada en la Universidad Nacional del Centro del Perú; donde desarrolla el uso adecuado del

sostenimiento con shotcrete en los tajos de mineral, implementando técnicas en su aplicación con la tecnología disponible en la empresa que este caso todo el desarrollo será de

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sostenimiento con shotcrete por vía seca, incrementando la producción y reduciendo los costos operativos.

Bases Teóricas

2.2.1. Generalidades de la unidad minera.

2.2.1.1. Ubicación política y geográfica.

Las operaciones de La unidad minera de Parcoy del Consorcio Minero Horizonte S.A.

se localiza en el distrito de Parcoy perteneciente a la provincia de Pataz; en la región de La Libertad entre una altitud de 2 600 a 2 700 m.s.n.m. Ver figura 3 y figura 4.

 Ubicación política Centro poblado: Retamas Distrito: Parcoy

Provincia: Pataz Región: La Libertad

 Ubicación geográfica Latitud oeste: 77° 38 “ Longitud sur: 08° 00”

Altitud: 2 620 m.s.n.m.

 Vías de acceso

La zona está ubicada entre el centro poblado de Retamas. El acceso principal desde Trujillo es: Trujillo – Huamachuco – Retamas.

(24)

Figura 3

Vista departamental de la unidad minera de Parcoy

Nota: Adaptado de Google Earth Pro.

Figura 4

Vista local de la unidad minera de Parcoy

Nota: Adaptado de Google Earth Pro.

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2.2.1.2. Geología regional.

 Geomorfología

Topográficamente el depósito se localiza en el lado occidental de la Cordillera de los Andes Centrales, entre valles andinos, de acuerdo con (Wilson & Reyes, 1964), se ven la presencia de valles penetrantes y quebradas hondas que se han desarrollado por el desgaste helero y fluviales, que actualmente están en fase de estabilidad.

El avenamiento principal está formado por el río Parcoy, que desemboca sus aguas hacia el lado noreste, atravesando la laguna de Pías, donde inmediatamente converge al río Marañón, del que posteriormente alcanza al majestuoso río Amazonas.

La temperatura de la zona es de cálida a templada, hasta los 2 990 m.s.n.m., por arriba de esta altura la temperatura se vuelve frío. En verano es eriazo (de mayo a setiembre) y en invierno es lluvioso (de octubre a abril).

 Litología

La geología del yacimiento minero regionalmente está dominada por tres fajas: a) Al este, la base Precámbrica del complejo minero Marañón, b) Al Oeste, del Carbonífero el batolito costero de Pataz, y c) Al Oeste, del Pérmico Cenozoico, los estratos minerales deformados.

La Tradición Minero-geológica del territorio constituye de acontecimientos

sedimentarios que parten del Precámbrico hasta el contemporáneo reciente, presumidos por intrusiones de numerosos tipos, constituciones, así como de períodos.

 Rocas intrusivas – Batólito de Pataz

La constitución litográfica del batolito es de ácida a intermedia, distinguido por granodiorita, diorita y gabro monzonita, diques de aplítas, microdioritas y micro andesíticos ulteriores perturban al batolito y en ciertos casos escinden algunas franjas. La disposición de las masas de rocas ígneas intrusivas es inestable, son habituales tonalitas y granodioritas con

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zonación a márgenes dioríticos, así como sístoles más recientes de cuarzo monzonitas. En los márgenes y cúpulas se encuentran xenolitos de diorita y microriolita.

El batolito de Pataz emerge con una dirección medio N 33° W (frangamiento andino peruano), cuyo empalme con las rocas adyacentes es anómala y fracturado. Estructuralmente, el batolito presenta fracturas y fallas (normales e inversas), posiblemente porque es un bloque tabular angosto, que se situó en una franja de falla tangencial y extensional, que

posteriormente se activó a modo de un área de fallas inversas oblicuas.

El batolito de Pataz se halla afectado por fallas de cizallamiento fruto de diversos acontecimientos tectónicos, así como por desiguales percusiones, mostrando localmente penetrante deformación. Su extensión longitudinal registrada en la región es de

aproximadamente de 205 km. y con una extensión de ancho aproximado de 2,2 km. en la zona de Parcoy, esta masa rocosa está intervenido por dos lineamientos extensos de dirección N 32º W. El batolito de Pataz tiene la edad de 310 mega años a 325 mega años definido por el método de 42 AR/AR 41.

2.2.2. Shotcrete.

Concepto

El shotcrete conocido también como concreto u hormigón proyectado con a gran velocidad sobre una superficie, es un proceso por la cual el concreto es proyectado sobre diversas superficies mediante mangueras que lo impulsan con gran presión de aire comprimido, permitiendo el soporte de estas.

Antecedentes del uso del shotcrete

Su descubrimiento (invención) en 1907, se le asigna al estadounidense Akeley E. C.

La construcción civil fue la precursora en el uso de este tipo de sostenimiento para el soporte de excavaciones subterráneas.

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Rabcewicz a inicios de los años treinta fue el más comprometido de introducir la utilización del shotcrete en el sostenimiento de galerías y túneles; también fue el que

desarrollo del nuevo (nuevo para esa época) método de tunelería austriaca en excavaciones de terrenos y rocas débiles.

Se tenía algunas deficiencias en las aplicaciones iniciales, como:

 Generación excesiva de polvo en su aplicación.

 Escaso conocimiento del operador al aplicar el shotcrete.

 Variación en cada aplicación del diseño de mezcla.

 Debido a la variación del diseño de mezcla los resultados diferían.

 Escasa producción (menor a 1 m³ por hora).

 Alto índice de rebote (de 35% a 55%).

Aplicaciones iniciales posteriores a la segunda guerra mundial

 El impulso en el desarrollo tecnológico se dio a partir de 1971.

 Entre los años de 1971 y 1980 la aplicación en Noruega se cambió totalmente de vía seca a vía húmeda.

 Su aplicación paso de ser manual a mecanizada con el uso de equipos mejorando la producción y a perdida por rebote.

 En nuestro país se aplicó por primera vez en el año 1999 en la central

hidroeléctrica de Chimay, luego en el año 2002 se utilizó en Volcan Compañía Minera S.A.A. (unidad minera San Cristóbal).

Usos

Se utiliza fundamentalmente para solucionar inconvenientes de estabilidad en galerías y en labores subterráneas. Actualmente es el principal sistema de sostenimiento para

superficies inestables tales como:

 Recubrimiento transitorio en labores de avance y labores de mineral.

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 Recubrimiento en túneles, obras subterráneas horizontales y verticales (piques y chimeneas)

 Recubrimiento para corregir las circunstancias aerodinámicas de las labores subterráneas.

 Fortalecimiento de taludes de roca.

 Aplicaciones combinadas de sostenimiento con pernos y con sostenimiento con malla electrosoldada y pernos.

 Impermeabilidad de proyectos hídricos y túneles.

 Asistencia en edificaciones con hormigón y mampostería (edificaciones).

 Defensa anticorrosiva de estructuras de acero en las diversas construcciones.

 Recubrimiento de ductos.

 Rehabilitación de trabajos de hormigón deficientes.

2.2.3. Caracterización del macizo rocoso.

Gavilanes & Andrade (2007), manifiestan que la identificación de un macizo rocoso forma la fase originaria de un estudio geotécnico e implica la descripción de las propiedades y particularidades que intervienen y en la conducta geomecánica del macizo rocoso en los procesos de debilitamiento y desestabilización, en obras como la realización de excavaciones a superficiales y subterráneos, o cualquier otro componente que trastorne la fase originaria del macizo a modo de unidad de construcción. Es transcendental aludir que la caracterización de los macizos rocosos esta primordialmente establecida en los análisis y valoraciones

realizadas a partir de la presentación superficial y de sondajes de investigación.

 Particularidades estructurales del macizo rocoso

Para comprender mejor la relación existente entre las rocas y los macizos rocosos, se ha de considerar que las características intactas de la roca serán destacadas por las

características de las estructuras geológicas (discontinuidades), sin que esto represente, la no

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toma en relación las propiedades de las rocas intactas en la conducta del macizo rocoso quebrantado. Lo que significa, si las discontinuidades están considerablemente extendidas y la roca intacta es frágil y trastornada, las propiedades de la roca han de influir reciamente la conducta del compacto rocoso. Sin embargo, es frecuente que las características de las discontinuidades son más importantes que las características propias de la roca intacta.

Un transcendental efecto en la categorización de la roca es la discriminación de los parámetros significantes. Diversos parámetros tienen una disímil jerarquía, y simplemente si se toma adyacentes.

2.2.4. Clasificación geomecánica.

Índice de calidad de la roca (RQD)

El RQD se ha iniciado a utilizar hace aproximadamente treinta y cinco años, como índice de calidad de roca, cuando la investigación de la calidad de la roca existía

prácticamente aprovechable a partir de los estudios geológicos y del porciento de focos de recuperación mineral.

El RQD es una transformación del porcentaje de focos de recuperación, el cual únicamente concentra los fragmentos sanos de los núcleos que tiene una extensión longitudinal similar o mayor a 10 cm. Este índice numérico ha sido considerablemente manejado como una muestra para asemejar zonas de baja calidad de roca, las que requieren una mayor indagación y mejores estudios anexos en labores de exploración e investigación.

Para determinar el RQD, la ISRM recomienda recobrar los núcleos testigos mediante perforadora de diamantina de doble cuba con diámetro no menor que 5,4 cm. La subsiguiente analogía entre el RQD (índice de calidad de roca) fue proporcionada por Deere J. el año 1968.

(30)

Tabla 2

Índice de calidad de la roca (RQD).

RQD (%) Calidad de la roca Menor a 25 Muy pobre

26 a 50 Pobre

51 a 75 Regular

76 a 90 Buena

91 a 100 Muy buena

Nota: Adaptado de Suarez (2012), Caracterización del macizo rocoso. Editorial Eclipse. Bogotá

Debemos tener en cuenta la formula siguiente:

RQD =Largo de testigo ≥ 10 cm Largo de perforación

Si no se tienen testigos de sondajes diamantinos el RQD se calcula con la siguiente formula:

Barton: RQD = 115 – 3.3 Jv Donde:

Jv: Cantidad total de fisuras por metro cubico.

Y se calcula mediante la fórmula:

= 1

Donde:

Si: área de las discontinuidades por metro lineal.

Palmstrom (1982) propuso que para obtener el índice de calidad de la roca RQD podemos evaluar a partir del núcleo de las discontinuidades por metro cúbico, en donde el número de discontinuidades por metro de cada familia es integrado. Estas disposiciones se aplicar tanto en superficie y/o subterráneo.

En la obtención del RQD, en zonas rocosas la raya de muestreo debe ser emparejada a la de un sondaje con elaboración de núcleos y teniendo presente los siguientes:

 Práctica necesaria en la obtención del RQD.

(31)

 No confundir las discontinuidades propias de la roca con las que se van a aparecer a causa de la voladura.

 Observar las superficies opuestas cuando una diaclasa se origina en el techo.

 En las áreas de rotura (cizalla) mayores de 100 cm de grosor deben ser catalogadas desunidamente.

Clasificación de Bieniawski (RMR)

Bieniawski (1976), propuso un sistema de calificación de macizo rocoso (RMR), al que actualmente se conoce como la clasificación geomecánica (RMR) de Bieniawski. Esta propuesta fue modificada posteriormente a consecuencia de sucesos históricos, llegando a estar utilizables y acorde a los estándares y ordenamientos a nivel internacional.

En función a que el RMR de Bieniawski ha sido modificado, y a partir que el método tan solo se denomina clasificación geomecánica de macizos rocosos (RMR), es trascendental expresar que el sistema ha persistido fundamentalmente con el mismo objetivo a pesar de las variaciones.

Este sistema considera los siguientes parámetros para definir un puntaje entre 0 y 100 para el macizo rocoso. Este puntaje está asociado a parámetros de diseño y puede ser

utilizado como primera aproximación para estimar la necesidad de fortificación:

Tabla 3

Parámetros RMR - Bieniawski.

Parámetros (RMR)

1. Resistencia a la Compresión simple. 0 - 15

2. RQD. 3 - 20

3. Espaciamiento de las discontinuidades. 5 - 20 4. Condición de las discontinuidades. 0 - 30 5. Condición del agua subterránea. 0 - 15 6. Ajuste por orientación de estructuras. 0 a -12

Nota: Adaptado de Suarez (2012), Caracterización del macizo rocoso. Editorial Eclipse. Bogotá.

(32)

El total que nos da por la suma asociado a cada parámetro representará el RMR del macizo rocoso.

A continuación, mostraremos una concisa descripción de los parámetros considerados por Bieniawski en la clasificación del macizo rocoso RMR.

 Parámetro de resistencia a la Compresión simple

Parámetro que nos indica la resistencia de la roca sometida a esfuerzos de compresión axial.

En minería, se ha aplicado este parámetro en las muestras de rocas provenientes de sondajes y que son representativas de las unidades litológicas, para luego ser sometidas a ensayos en laboratorios certificados. A todo ello se le suma los mapeos geomecánicos realizados en las mismas labores subterráneas, en donde la resistencia a la compresión es medida en forma de golpes con la picota de geólogo aplicados sobre la muestra de roca.

Tabla 4

Puntuación compresión simple.

Índice del ensayo de carga puntual

Resistencia a la compresión

simple Puntuación

>10 >250 15

4-10 100-250 12

2-4 20-100 7

1-2 25-50 4

- 10-25 2

- 3-10 1

Nota: Adaptado de Suarez (2012), Caracterización del Macizo Rocoso. Editorial Eclipse. Bogotá.

 Parámetro RQD

Es un parámetro que nos indica las calidades de roca a través de sondajes.

Anteriormente ya se definió este parámetro.

(33)

Tabla 5

Puntuación RQD.

RQD (%) Puntuación

91 -100 20

76 a 90 17

51 a 75 13

26 a 50 8

<25 3

 Parámetro espaciamiento de discontinuidades

Es un parámetro que se mide ya sea en el terreno mismo o en sondajes. Se determina como la menor distancia entre las familias de discontinuidades obteniéndose así un valor medio del espaciamiento, para después ser usado en estimaciones de RQD para superficie y para cálculos de frecuencia de fracturas. Tengamos en cuenta que la resistencia del macizo rocoso se va a disminuir cuando el número de discontinuidades aumenta.

Tabla 6

Puntuación espaciamiento de discontinuidades.

Espaciamiento(m) Puntuación

>2 20

0.6-2.0 15

0.2-0.6 10

0.06-0.2 8

<0.06 5

 Parámetro condición de discontinuidades

Podremos describir este parámetro describiendo los siguientes aspectos:

o Abertura de la discontinuidad.

o Continuidad de las discontinuidades teniendo en cuenta el buzamiento y el rumbo.

o Rugosidad de las discontinuidades.

o Relleno de las discontinuidades.

(34)

Tabla 7

Puntuación condición de discontinuidades.

Descripción Puntuación

Superficies muy rugosas, de poca extensión, paredes de

roca resistente 15

Superficies poco rugosas, apertura menor a 1 mm, paredes

de roca resistente. 12

Superficies poco rugosas, apertura menor a 1 mm, paredes

de roca blanda 7

Superficies suaves o relleno de falla de 1 a 5 mm de espesor o apertura de 1 a 5 mm, las discontinuidades se extienden por varios metros.

4 Discontinuidades abiertas con relleno de falla de más de 5

mm de espesor o apertura de más de 5 mm, las discontinuidades se extienden por varios metros.

0

 Parámetro condición del agua subterránea:

Tabla 8

Puntuación condición del agua subterránea.

Filtración por cada 10

m lineales

Presión del agua en la discontinuidad

Condiciones

generales Puntuación

Nada 0 Completamente seco 15

<10 0.0 – 0.1 Apenas húmedo 12

10 - 25 0.1 – 0.2 húmedo 7

25 - 125 0.2 – 0.5 Goteo 4

>125 > 0.5 Flujo continuo 0

 Parámetro orientación de las discontinuidades:

La orientación de las discontinuidades con respecto al eje de las excavaciones subterráneas está debidamente comprobada que en su mayoría las inestabilidades

geomecánicas, se produce específicamente por la interacción de estructuras geológicas que se encuentra en condiciones desfavorables como el rumbo y el buzamiento.

(35)

Tabla 9

Puntuación orientación de las discontinuidades.

Orientación

Puntuación para galerías

Puntuación para cimentaciones

Puntuación para pendientes

Muy favorable 0 0 0

favorable -2 -2 -5

discreta -5 -7 -25

No favorable -10 -15 -50

Muy poco favorable -12 -25 -60

Nota: Adaptado de Suarez (2012), Caracterización del Macizo Rocoso. Editorial Eclipse. Bogotá

De acuerdo con la valoración de estos parámetros expresaremos las condiciones de la excavación con un valor que va a variar de 0 a 100 denominado RMR, debemos tener en cuenta que el valor obtenido puede variar posteriormente debido a que diversos autores han ido desarrollando este método en base a sus experiencias.

Tabla 10

Clasificación RMR.

Roca RMR Calidad

I >81 Muy buena

II 61 - 80 Buena

III 41 - 60 Regular

IV 21 - 40 Pobre

V <20 Muy pobre

 Índice de resistencia geológica (GSI)

En 1994 Hoek propone el GSI (índice de resistencia geológica) para medir la calidad de macizos rocosos, basado principalmente en caracterizar y categorizar fundamentados en la micro y macroestructura, este estudio se da a partir de la visualización de la roca y de las diversas estructuras geológicas en la superficie de excavación, toda esta información nos va a indicar la reducción de la resistencia de la roca por diversas condiciones geológicas. A

diferencia de los criterios de clasificación RMR y sistema de Q de Barton la determinación de los parámetros del GSI se centran más en una calificación cualitativa.

(36)

El cálculo del Índice del GSI (Índice de resistencia geológica) se ejecuta de siguiente forma:

o En espacios muy rugosos, frescos y sin alteraciones geológicas.

o En espacios rugosos, levemente alterada (meteorización), que contienen marcas ferrosas.

o En espacios lisos, moderadamente erosionadas.

o Aspecto de espejo de falla, facetas soberanamente meteorizada con cubrimiento macizo o atiborrados de recortes angulares

o Espacios con espejo de falla, altamente alterada, con cubrimiento suaves de arcillas o rellenos saturados.

2.2.5. Sistemas de sostenimiento

2.2.5.1. Sostenimiento Pasivo

Es un tipo de sostenimiento donde sus elementos son ajenos a la superficie de la roca, es decir que no ejercen ningún esfuerzo sobre el macizo rocoso, donde desarrolla su

capacidad resistente a medida que la superficie de la roca se deforma, a continuación, describiremos los principales tipos de sostenimiento.

o Cuadros de madera

Es un tipo de sostenimiento cuyos elementos (madera) están unidos unos con los otros por medio de destajes, espigas u otros elementos como cuñas formando así una estructura muy resistente a los esfuerzos que ejerce la roca.

En minería convencional se trabaja con tres tipos de cuadros:

Cuadro cojo: Este tipo de cuadro está conformado solo por un poste y un sombrero, su utilización se da en vetas angostas con menos de 3 metros de potencia debido al espacio con el que se cuenta, estos pueden ser verticales o inclinados dependiendo del buzamiento de la veta.

(37)

Figura 5 Cuadro cojo

Nota: Adaptado de Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía (2012).

Manual de sostenimiento. SNMPE. Lima.

Cuadro cónico: Este tipo de cuadro se usa cuando los esfuerzos de la roca son ejercidos por los hastiales, la inclinación de los postes fluctúa entre 75° a 85°.

Figura 6 Cuadro cónico

Nota: Adaptado de Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía (2012).

Manual de sostenimiento. SNMPE. Lima.

Cuadro recto: Este tipo de cuadro se usa cuando los esfuerzos de la roca son ejercidos principalmente por el techo, compuesto por un sombrero y dos postes que forman un ángulo recto (90°).

(38)

Figura 7 Cuadro recto

o Sostenimiento con malla electrosoldada

Es un tipo de sostenimiento que se aplica en zonas muy fracturadas solo con pernos o acompañado de shotcrete. Se debe de tener en cuenta el pintado de una malla de perforación para los pernos. Pegando en su totalidad a la superficie de la roca.

Figura 8

Malla electrosoldada

(39)

o Sostenimiento con cimbras metálicas:

Es un tipo de sostenimiento utilizado para el soporte de labores permanentes, se usa en zonas intensamente fracturados de calidad de mala a muy mala, donde se somete a grandes esfuerzos.

Estas hechas con perfiles de acero con la forma de la sección de la labor.

En su aplicación para el cribado se utilizan bolsacreto (costales que contiene agregado y cemento) así se puede embargar toda la superficie de la labor.

Figura 9

Cimbras metálicas

o Sostenimiento con shotcrete:

Es un tipo de sostenimiento que consiste en la mezcla de agregados, cemento, fibra metálica y aditivos que son transportados por mangueras para después ser proyectados con aire comprimido hacia la superficie inestable, hoy en día se utilizan equipos mecanizados para su aplicación, haciendo que este sea el método de sostenimiento más usado en minería subterránea por su bajo tiempo de aplicación y sus resultados muy favorables en el soporte de la superficie rocosa. Existen dos tipos de sostenimiento con shotcrete:

(40)

Sostenimiento con shotcrete vía seca: Donde el hormigón a ser proyectado se acumula en una máquina, donde este es impulsado por acción del aire comprimido por las mangueras hasta la boquilla en donde recién se mezcla con agua y aditivos.

Figura 10

Shotcrete vía seca

Sostenimiento con shotcrete vía húmeda: Donde el hormigón es mezclado previamente con agua y aditivos en un equipo (mixe u hormigonera) para después ser bombeada húmeda por mangueras hasta la boquilla donde se incorpora el líquido acelerarte con aire comprimido.

Figura 11

Shotcrete vía humeda

(41)

Sostenimiento Activo

Tipo de sostenimiento en el cual desde su aplicación ejerce esfuerzos en el macizo rocoso. Sus elementos son introducidos en el macizo rocoso actuando así contra la fuerza que ejerce el macizo rocoso.

Dentro de este tipo de sostenimiento tenemos el sostenimiento con pernos de anclaje de dos tipos pernos de expansión y pernos de adhesión.

o Pernos de expansión: Cuando el elemento de sostenimiento instalado entra en contacto directo con el macizo rocoso, tenemos el Split set y swellex.

o Pernos de adhesión: Cuando el elemento de sostenimiento instalado entra en contacto con la roca a través de otros materiales como cemento o resina, tenemos el perno helicoidal y los cables bolt.

Definición de términos básicos

GSI: Es una metodología que complementa los estudios del RMR y que nos indica la reducción de la resistencia del macizo rocoso, teniendo en cuenta los distintos factores geológicos a las que este se expone (Hoek, Kaiser, & Bawden, 1995).

Impacto: Es el efecto positivo o negativo producido sobre alguna actividad o proceso (RAE, 1992).

Macizo rocoso: Es la agrupación entre la matriz rocosa con sus discontinuidades.

(Ministerio de Trabajo y Promoción del Empleo, 2017)

Mixer: Equipo de bajo perfil que puede transportar el shotcrete de manera adecuada desde una planta de producción hasta la labor que va a ser sostenida (Tapia, 2017).

Rebote: Material de shotcrete proyectado que no queda incorporado a la superficie a revestir al ser rechazada por ésta debido a varios factores como la baja presión de aire, estado de la mezcla, polución en la superficie a sostener, equipo con deficiencia, tobera desgastada, etc (Maldonado, 2015).

(42)

Resane: Es la operación de restauración de zonas donde existe shotcrete fracturado o craquelado. (Maldonado, 2015).

RMR: Es una metodología que nos permite clasificar en función de ciertos parámetros al macizo rocoso dando como resultado en sus modificaciones posteriores el poder estimar el tiempo de auto soporte de las excavaciones (Bieniawski, 1976).

Robot lanzador de shotcrete: Equipo de bajo perfil que nos permite proyectar el shotcrete a las superficies a sostener y que incorpora en la puntera el aditivo de fragua juntamente con el aire comprimido (Maldonado, 2015).

Shotcrete: Es la aplicación del concreto proyectado/lanzado de manera neumática (aire comprimido) a altas velocidades sobre una superficie determinada, cuyos elementos son principalmente: aditivos de fraguado, agregados, cemento, agua y material de refuerzo como fibras metálicas o sintéticas (Ministerio de Trabajo y Promoción del Empleo, 2017).

Sostenimiento: Método el cual soluciona la problemática estructural de macizo rocoso y de las presiones que ejerce la roca sobre la labor subterránea, mediante el soporte de las cajas, interviniendo en el movimiento y disminuyendo la probabilidad de abertura de las cajas de la excavación (Ministerio de Trabajo y Promoción del Empleo, 2017).

Trasegado: Procedimiento de vaciado de mezcla desde el equipo mixer hacia el robot (Maldonado, 2015).

Planteamiento de la hipótesis de investigación 2.4.1. Hipótesis General.

Los factores que influyen en el fracturamiento del shotcrete se dan principalmente por problemas operativos y el resane de los mismos incrementan las operaciones de

sostenimiento en Consorcio Minero Horizonte S.A.

(43)

2.4.2. Hipótesis específicas.

 La mejora en las técnicas de lanzado de shotcrete y el control de calidad de los ensayos del concreto reducen de manera significativa en el fracturamiento del shotcrete en Consorcio Minero Horizonte S.A.

 El lanzado de shotcrete en las áreas que presentan fracturamiento tiene una influencia negativa en la operación en Consorcio Minero Horizonte S.A.

Identificación y clasificación de las variables

Variable X (Independiente): Sostenimiento con shotcrete vía húmeda Variable Y (Dependiente): Fracturamiento del shotcrete

Operacionalización de las variables Tabla 11

Operacionalización de variables.

Variables Dimensiones Indicadores

Sostenimiento con shotcrete vía húmeda

Costo del metro cubico de shotcrete lanzado

Valorizaciones por metro cubico de shotcrete lanzado

Fracturamiento del shotcrete

Factores operativos

Presión de aire comprimido Técnicas de lanzado

(Rebote)

Diseño de mezcla Factores

geomecánicos

Condición del macizo rocoso (RMR)

Elaboración propia

(44)

Capítulo III

Metodología de la investigación Método de la investigación

Al realizar una tesis (investigación) de estudios superiores universitarios siempre se ha de seguir la metodología científica, ya que el método científico envuelve la observación de fenómenos naturales y luego, la postulación de hipótesis y su comprobación mediante la experimentación (Muñoz, 2011). Todas las ideas, hipótesis, teorías; todo el

conocimiento científico está sujeto a revisión, a estudio y a modificación.

Tipo de investigación

El tipo de la investigación es aplicada. Una investigación es aplicada es la que

consiste en mantener conocimientos y realizarlos en la práctica, además de mantener estudios o teorías científicas con el fin de encontrar respuesta a posibles aspectos de mejora de la situación de la vida cotidiana (Vara, 2012). En el caso de esta tesis tratamos de aplicar las teorías de shotcrete por vía húmeda para mejorar el sostenimiento de las labores mineras.

Nivel de Investigación.

El nivel de investigación descriptiva. Este nivel de investigación comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual y la composición o proceso de los fenómenos, el enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre como una persona o grupo o cosa funciona en el presente; la investigación descriptiva trabaja sobre realidades de hecho, caracterizándose fundamentalmente por presentarnos una interpretación correcta. El nivel de la investigación coincide con la definición y por tal es de nivel

descriptivo. (Tamayo, 2010).

Diseño de investigación

Se realizó un estudio de tipo causal, ya que describimos relaciones entre las variables independientes y dependientes en un momento determinado (Tamayo, 2010).

(45)

Figura 12 Diseño causal

Nota: Adaptada de Hernández R. & otros (2006).

Metodología de la Investigación.

Sexta edición. Editorial Graw Hill. México.

Población y muestra 3.5.1. Población

Sostenimiento con shotcrete vía húmeda en la unidad minera de Parcoy del Consorcio Minero Horizonte.

3.5.2. Muestra y descripción de la muestra

Las muestras no probabilísticas, también llamadas muestras dirigidas, suponen un procedimiento de selección orientado por las características de la investigación, más que por un criterio estadístico de generalización (Hernandez, 2014). Tomando en cuenta la definición, la muestra de la investigación viene a ser el sostenimiento con shotcrete vía húmeda en la zona sur de la unidad minera de Parcoy del Consorcio Minero Horizonte.

Técnicas para el procesamiento de datos Las técnicas que han sido utilizadas son:

 Análisis bibliográfico y documental.

 Tablas y cuadros comparativos de ensayos de control de calidad.

 Planos en AutoCAD.

 Base de datos de los reportes operativos.

 Otras técnicas.

(46)

Instrumentos de recolección de datos

La principal fuente de recolección de datos en este trabajo fue:

 La observación y el seguimiento de la operación del sostenimiento mecanizado con shotcrete vía húmeda.

 Análisis de los reportes operativos de los equipos.

 Valorizaciones mensuales del sostenimiento con shotcrete.

(47)

Capitulo IV

Presentación de resultados Datos generales

4.1.1. Análisis situacional antes del estudio

El sostenimiento con shotcrete en un tipo de sostenimiento muy efectivo que optimiza tiempos y costos en su aplicación con respecto a otros tipos de sostenimiento, en este sentido resuelve en gran medida el problema del soporte de labores si es que se cumplen de manera efectiva todas las especificaciones técnicas desde el proceso de lanzado hasta los ensayos de control de calidad del shotcrete en estado fresco y fraguado. Cualquier desviación en algún procedimiento traerá como consecuencia un deficiente sostenimiento que puede provocar ciertas condiciones desfavorables en el shotcrete sumado a estas las condiciones

geomecánicas del macizo rocoso, pudiendo ocasionar con el paso del tiempo accidentes por un deficiente sostenimiento.

En el año 2017 se tuvieron problemas con el fracturamiento del shotcrete en las labores entre pasivos y resanes, generando un aumento en el programa de desate y resane de la empresa contratista Congemin J.H. S.A.C. que no se podía cumplir en su totalidad en las últimas semanas de ese año.

Pero no era la única consecuencia, puesto que se tenía una repercusión negativa en nuestras operaciones mineras y el problema principal que se tenía en la valorización era que el shotcrete transportado y lanzado no concordaba con el shotcrete que el Departamento de Planeamiento valorizaba, esto debido a deficiencias de cubicación de labores y la operación de lanzado (problemas operativos). Ver tabla 12.

(48)

Tabla 12

Programa de mantenimiento y rehabilitación de labores.

Nota: Adaptado del programa mensual del mantenimiento y rehabilitación de labores en CMH-2017.

CANTIDAD DE LABORES

PROGRAMADAS CANTIDAD DE LABORES EJECUTADAS CUMPLIMIENTO

SEMANA

MANTENIMIENTO DE SOSTENIMIENTO

REHABILITACION MANTENIMIENTO DE SOSTENIMIENTO

REHABILITACION MANTENIMIENTO DE

SOSTENIMIENTO

REHABILITACION TOTAL GENERAL

AVANCE TAJO AVANCE AVANCE TAJO AVANCE TOTAL

EJECUTADO

AVANCE TAJO TOTAL AVANCE

1 17 3 4 8 1 4 13 47% 100% 55% 100% 63%

2 17 3 4 25 1 7 33 100% 82% 100% 100% 100%

3 17 3 4 11 1 8 20 65% 100% 75% 75% 72%

4 17 3 4 19 2 5 26 100% 0% 90% 100% 100%

5 17 3 4 25 2 1 28 100% 67% 100% 25% 100%

6 17 3 4 15 2 3 20 100% 67% 83% 75% 82%

7 17 3 4 25 2 6 31 100% 67% 100% 100% 100%

8 17 3 4 26 2 4 32 100% 67% 100% 100% 100%

9 17 3 4 0% 0% 0% 0% 0%

10 17 3 4 0% 0% 0% 0% 0%

CUMPLIMIENTO AL PROGRAMA 50%

(49)

Factores geomecánicos

Generalmente han sido apreciadas como una cuestión que siempre ha ido de la mano con la seguridad, asimismo dicho sea de paso con la seguridad, hay una afirmación gradual sobre su trascendencia en las perspectivas económicas de las actividades y propósitos mineros.

4.2.1. Criterios geomecánicos.

El análisis del macizo rocoso se desarrolló mediante la clasificación de macizo rocoso RMR 89 (Bieniawski, 1976), donde se consideran 06 parámetros del macizo rocoso:

 Resistencia a la compresión simple

 RQD

 Espaciamiento de discontinuidades

 Estado de discontinuidades

 Presencia de agua subterránea

 Orientación de discontinuidades

(50)

Tabla 13

Caracterización geomecánica del macizo rocoso RP 692 S.

VALORACIÓN DEL MACIZO ROCOSO PARÁMETRO

HASTIAL DERECH

O

CORONA

HASTIAL IZQUIERD

O ROTURA A LA COMPRESION

UNIAXIAL (Mpa) >250 15 100-250 12 50-100 7 25-50 4 <25 (2) <1 (0) 0 7 7 7

RQD(%) 90-100 20 75-90 17 75-50 13 25-50 8 <25

3 8 8 8

ESPACIAMIENTO (m) >2 20 06-02 15 02-06 10 0.06-0.2 8 <0.05 5 8 8 8

CONDICIO N DE JUNTAS

PERSISTENCIA <1m long 6 1-3m long 4 3-10m 2 10-20m 1 >20m 0 2 2 2

APERTURA Cerrada 6 <0.1 mm

apert. 5 0.1-1.0mm 4 1-5mm 1 >5mm 0 1 1 1

RUGOSIDAD Muy rugosa 6 Rugoso 5 Lig. Rugoso 3 Lisa 1 Espejo de falla 0 3 3 3

RELLENO limpia 6 Duro <3mm 4 Duro>5mm 2 Suave<5mm 1 Suave>5mm 0 1 1 1 INTEMPERIZACIÓN sana 6 Lig. Intemp. 5 Mod. Intemp 3 Muy intemp. 2 Descompuesta 0 5 5 5

AGUA SUBTERRANEA seco 15 Humedo 10 Mojado 7 Goteo 4 FLUJO 0 10 10 10

VALORACION TOATL RMR BASICO (Suma de valoraciones 1 a 5 )

DIRECCION Y BUZAMIENTO MUY

FAVORABLE FAVORABLE MEDIA DESFAVORABL

E

MUY

DESFAVORABLE 45 45 45

TUNELES -5

CLASE DE MACIZO ROCOSO (AJUSTADO) RMR AJ. RMR AJ. RMR AJ.

RMR 40 40 40

AJUSTADO

Nota: Adaptado del estudio de zonificación geomecánica de unidad Parcoy – CMH 2017

(51)

Figura 13

Plano geomecánico de la RP 692 S

Esta labor está desarrollada en roca granodiorita cuyas propiedades geomecánicas son las siguientes:

 Resistencia: del fragmento es dura se estima entre 60 – 100 MPa, con ligera

 alteración.

 RQD: 25 – 50%.

 Espaciamiento de discontinuidades: muy fracturada entre 0.06 a 0.20m.

 Grado de alteración: ligeramente alterada.

 Relleno de discontinuidades: es con clorita, sericita, cuarzo.

 Rugosidad de planos de fractura: de ligera a medianamente rugosa.

 Separación de discontinuidades: estrechamente espaciada entre 0 a 2mm.

(52)

 Número de familias: presenta dos familias principales de discontinuidad del

 sistema 120° y 300°, dos discontinuidades aleatorias.

 Alteración: por seritización leve a moderada.

 Agua subterránea: agua intersticial manifestándose en humedad y por goteo

 Requerimiento: el tiempo de auto-soporte de Inmediato hasta 8:00 horas.

 Esta labor presenta sostenimiento con Shotcrete mas pernos Swellex con malla electrosoldada mas shotcrete como tapado de malla de 1” de espesor.

4.2.2. Informes geomecánicos.

Estos informes se realizan cada guardia cuya responsabilidad es del geomecánico de turno.

Tabla 14

Mapeo geomecánico del BP 2105 ZONA SUR

(53)

4.2.3. Recomendación geomecánica.

Es la ficha que rellena el geomecánico de guardia y allí refiere: la estructura del depósito, tipo de masa rocosa, tiempo de autosoporte de la labor y recomienda la clase de sostenimiento a utilizar.

Tabla 15

Recomendación geomecánica del BP 2105 ZONA SUR

(54)

4.2.4. Tabla geomecánica

La tabla geomecánica nos indica el tipo de sostenimiento a usarse en las labores dependiendo del tipo de roca con el que se cuenta y también de acuerdo con el tipo de labor temporal o permanente.

Tabla 16

Formato geomecánico para labores temporales

(55)

Tabla 17

Formato geomecánico para labores permanentes

Nota: Adaptado del estudio de zonificación geomecánica de unidad Parcoy – CMH 2017