Criterios para el diseño de la cortina de inyecciones de la presa de arranque del depósito de relaves Linga del proyecto de expansión de la unidad minera Cerro Verde Arequipa

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGÍA, GEOFÍSICA Y MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA. “CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LA CORTINA DE INYECCIONES DE LA PRESA DE ARRANQUE DEL DEPÓSITO DE RELAVES LINGA DEL PROYECTO DE EXPANSIÓN DE LA UNIDAD MINERA CERRO VERDE - AREQUIPA”. TESIS Para optar el Título Profesional de: INGENIERO GEÓLOGO. Presentado por el Bachiller: Percy Ever Pérez Pauca. AREQUIPA-PERÚ 2016.

(2) Dedicado a:. A mis padres por su incondicional apoyo. A mi esposa y mis pequeños diablillos que me alientan a mejorar día a día..

(3) Agradecimientos:. A mis maestros. Por su tiempo, por su apoyo y conocimientos que me ayudaron en el desarrollo de mi formación profesional.. A mi asesor. Ing. Salome Chacón, por guiarme en el desarrollo de este anhelado logro profesional.. A la Universidad Nacional de San Agustín, y en especial a la Facultad de Geología, que me dieron la oportunidad de formar parte de ella..

(4) RESUMEN. A partir de un conocimiento adecuado de las condiciones iniciales del macizo, es decir: litología; tipos de discontinuidades: su orientación y condiciones geotécnicas; el perfil de meteorización; condiciones hidrogeológicas, etc. Y, condiciones hidráulicas de la presa y geométricas del plinto, se pudo trabajar en un diseño adecuado de una cortina de consolidación para una presa de arranque. Labores desarrolladas en las etapas de pre-factibilidad, factibilidad, diseño y ejecución del proyecto, permitieron recabar esta información, y a partir de ahí, ilustrar el diseño y construcción de la cortina de consolidación. La presente tesis está compuesta por siete capítulos que tratan de los criterios utilizados en el diseño de la cortina de consolidación, en la cual se presenta un marco teórico sobre el concepto de inyección, las técnicas existentes y la parte aplicativa, en la cual se plasma la experiencia personal lograda en la participación de este proyecto. En el Capítulo I se presenta la introducción de la tesis, explicando el planteamiento del problema, los objetivos de la investigación, los alcances de la investigación y la metodología empleada para llevar a cabo la investigación. En el Capítulo II se hace referencia al marco geográfico del proyecto, información considerada para ubicar el ambiente donde se estableció el proyecto, entre estos tenemos: (1) Clima, (2) Vegetación, (3) Hidrología y Drenaje, (4) Sismicidad En el Capítulo III se hace referencia al marco geológico del proyecto, información revisada para el diseño de la cortina de consolidación, entre estos tenemos: (1) Geomorfología Regional, (2) Geología Regional y Estratigrafía Regional, (3) Geología Estructural, (4) Hidrogeología, (5) Historia Geológica, (6) Geomorfología Local, (7) Geología Local, (8) Geología Estructural Local, (8) Geología Económica..

(5) En el capítulo IV se indican las Condiciones Geológicas, Geotécnicas e Hidrogeológicas del área del proyecto, mediante el reconocimiento del terreno, mapeo geológico regional y local, planos de discontinuidades, buzamientos, etc., perforaciones diamantinas para la clasificación geomecánica de la roca, y basadas en el estudio de los flujos de agua superficial y subterránea que tienen gran influencia en el tratamiento de fundaciones. En el Capítulo V se hace mención a las técnicas existentes de inyección, hace una breve historia de la inyección, cómo fueron evolucionando y mejorando los conceptos de inyección mediante las investigaciones y experiencias obtenidas de diferentes ingenieros. En el Capítulo VI se hace referencia a la aplicación de la inyección en el mejoramiento de la fundación en el proyecto del Nuevo Depósito de Relaves de la Unidad Minera Cerro Verde, detallando los trabajos de cortina de consolidación realizados en la Presa de Arranque. Desde su evaluación geomecánica hasta su síntesis de trabajos realizados en los cuatro sectores diferenciados geomecánicamente. En el capítulo VII, finalmente se presenta de forma resumida los resultados del análisis y discusión de cada sector inyectado asi como el costo estimado para el mejoramiento de la fundación por el método de inyección, utilizando la cortina de consolidación en la presa de Arranque como base para formular las conclusiones y recomendaciones..

(6) INDICE GENERAL. Página CAPÍTULO I ...................................................................................................... 1 GENERALIDADES............................................................................................ 1 1.1 UBICACIÓN Y ACCESOS AL ÁREA DEL PROYECTO ........................... 1 1.1.1 Ubicación ................................................................................................ 3 1.1.2 Accesibilidad........................................................................................... 3 1.2 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DEL TEMA ....................................... 5 1.3 OBJETIVOS DEL ESTUDIO ..................................................................... 5 1.3.1 Objetivo General ..................................................................................... 5 1.3.2 Objetivos Específicos ............................................................................. 5 1.4 ALCANCES Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ......................... 6 1.4.1 Alcance de la investigación..................................................................... 6 1.4.2 Limitaciones de la investigación ............................................................. 6 1.5 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ............................................... 6 1.5.1 Instrumentos de recolección de datos .................................................... 6 1.5.2 Técnicas de procesamiento y análisis de datos ...................................... 7 1.6 ESTUDIOS PREVIOS .............................................................................. 7 CAPÍTULO II ..................................................................................................... 9 CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS ............................................................ 9 2.1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 9 2.2 CLIMA ...................................................................................................... 9 2.2.1 Evaporación ......................................................................................... 10 2.2.2 Viento ................................................................................................... 10 2.3 VEGETACIÓN ........................................................................................ 10 2.4 HIDROLOGÍA Y DRENAJE .................................................................... 11 2.5 SISMICIDAD ........................................................................................... 12.

(7) CAPÍTULO III .................................................................................................. 14 MARCO GEOLÓGICO .................................................................................... 14 3.1 INTRODUCCION .................................................................................... 14 3.2 GEOMORFOLOGÍA REGIONAL ............................................................ 16 3.2.1 Faja litoral ............................................................................................. 16 3.2.2 Cordillera de la Costa ........................................................................... 16 3.2.3 Pampas Costeras ................................................................................. 17 3.2.4 Estribaciones Andinas .......................................................................... 17 3.3 GEOLOGÍA REGIONAL O ESTRATIGRAFÍA REGIONAL ..................... 18 3.4 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ................................................................. 22 3.5 HIDROGEOLOGÍA ................................................................................. 23 3.5.1 Unidades hidrogeológicas..................................................................... 24 3.6 HISTORIA GEOLÓGICA ........................................................................ 25 3.7 GEOMORFOLOGÍA LOCAL ................................................................... 28 3.7.1 Relieves iniciales .................................................................................. 28 3.7.2 Relieves secuenciales .......................................................................... 29 3.7.3 Unidades geomorfológicas locales ....................................................... 31 3.8 GEOLOGÍA LOCAL ................................................................................ 32 3.8.1 Ceniza Volcánica Cuaternaria (Holoceno, <10,000 años) ..................... 36 3.8.2 Aluvial Cuaternario Qal y Coluvial, Qc (hace 1.8 millones de años [millones de años]) hasta el presente) ............................................................. 36 3.8.3 Volcánico Sencca del Plioceno, Tsv (hace 5.3 a 1.8 millones de años) 38 3.8.4 Brecha Intrusiva del Paleoceno, Tbr (hace 65 a 55 millones de años) .. 41 3.8.5 Unidades Intrusivas Ígneas del Cretáceo (110 a 78 Millones de años .. 42 3.8.6 Granodiorita Yarabamba, Kyg (hace 78 millones de años) ................... 43 3.8.7 Complejo Linga , Kl – Granito, Granodiorita, Monzodiorita, y Diorita (hace 101-107 millones de años) .............................................................................. 44 3.8.8 Lutitas del Grupo Yura Jurásico (hace 180 a 140 millones de años)..... 47 3.8.9 Gneis Charcani del Precambrico, Pcg (>540 Mya) ............................... 48 3.9 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL LOCAL ..................................................... 50.

(8) 3.9.1 La Falla Yura ........................................................................................ 52 3.9.2 Zona de Alteración/Corte Linga ............................................................ 53 3.10 GEOLOGÍA ECONÓMICA ...................................................................... 55 CAPÍTULO IV.................................................................................................. 57 CONDICIONES GEOLÓGICAS, GEOTÉCNICAS E HIDROGEOLÓGICAS DEL ÁREA DEL PROYECTO ......................................................................... 57 4.1 Fracturamiento de Roca ......................................................................... 57 4.2 Estabilidad de Taludes ........................................................................... 58 4.3 Evaluación de Susceptibilidad de Licuefacción ....................................... 59 4.4 Materiales Potencialmente Solubles ....................................................... 60 4.5 Filtraciones ............................................................................................. 61 4.6 Meteorización/Alteración......................................................................... 62 4.7 Agua Subterránea y Superficial .............................................................. 64 CAPÍTULO V................................................................................................... 67 DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS DE INYECCIÓN .................................... 67 5.1 MÉTODOS TRADICIONALES DE INYECCIÓN ..................................... 67 5.1.1 Inyección por Reemplazo o Jet Grouting .............................................. 68 5.1.2 Inyección por Impregnación y Fracturación Hidráulica o Hydrofracture Grouting. ......................................................................................................... 69 5.1.3 Inyección por Compactación ................................................................. 69 5.1.4 Chemical Grouting ................................................................................ 70 5.1.5 Inyecciones de cemento o Cement Grouting. ....................................... 70 5.2 COMPARACIÓN ENTRE EL MÉTODO GIN Y EL MÉTODO TRADICIONAL DE INYECCIONES ................................................................. 93 5.2.1 Tipo de Mezcla utilizada ....................................................................... 93 5.2.2 Presión de inyección............................................................................. 94 5.2.3 Volumen de inyección ........................................................................... 94 5.2.4 Factor económico ................................................................................. 95 5.2.5 Otras consideraciones .......................................................................... 95 5.3 ENSAYOS DE PERMEABILIDAD ........................................................... 98.

(9) CAPÍTULO VI.................................................................................................101 SÍNTESIS DEL PROCESO DE INYECCIÓN UTILIZADO ..............................101 6.1 INTRODUCCION ...................................................................................101 6.2 DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE LA CORTINA DE INYECCIÓN ........102 6.2.1 Geología del sitio .................................................................................102 6.2.2 Condiciones hidrogeológicas ...............................................................103 6.2.3 Condiciones geomecánicas de la roca ................................................103 6.2.4 Condiciones hidráulicas .......................................................................106 6.2.5 Geometría del plinto ............................................................................108 6.2.6 Modelo de la cortina de inyección ........................................................108 6.2.7 Configuración de la cortina de inyección..............................................109 6.3 METODODOLOGÍA DE INYECCIÓN ....................................................111 6.4 EQUIPO PARA LA INYECCIÓN ............................................................112 6.5 SÍNTESIS DE LOS TRABAJOS REALIZADOS .....................................115 6.5.1 Perforación ..........................................................................................115 6.5.2 Inyecciones y ensayos de agua ...........................................................116 6.5.3 Sectores de trabajo..............................................................................123 CAPÍTULO VII................................................................................................129 RESULTADOS DEL PROCESO DE INYECCIÓN ..........................................129 7.1 GENERALIDADES ................................................................................129 7.2 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS EN CADA SECTOR INYECTADO ..................................................................................................130 7.2.1 Sector 1: progresivas (0+100 - 0+210) TIPO A ....................................130 7.2.2 Sector 2: progresivas (0+210 - 0+370) TIPO C ....................................133 7.2.3 Sector 3: progresivas (0+370 - 0+520) TIPO B ....................................136 7.2.4 Sector 4: progresivas (0+520 - 0+750.6) TIPO A .................................139 7.3 COSTO DE LA INYECCIÓN ..................................................................143 BIBLIOGRAFÍA ..............................................................................................147.

(10) LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 3-2.1. Columna estratigráfica de la Presa de Arranque del Proyecto del nuevo Depósito de Relaves Linga. 20. Figura 3-2.2. Mapa Geológico de la Presa de Arranque del Proyecto del nuevo Depósito de Relaves Linga. 33. Figura 3-2.3. Perfil Geológico A-A’ – Presa de Arranque y Presa Final. 33. Figura 5.1: Esquema y circuito de inyección aplicando el Método Jet Grouting. 68. Figura 5.2: Diagrama de flujo para el inicio del proceso de inyecciones. 73. Figura 5.3: Esquema de disminución de mezcla ideal. 75. Figura 5.4: Esquema de disminución muy rápido. 76. Figura 5.5: Esquema donde la absorción aumenta por fuga o intercomunicación. 76. Figura 5.6: Esquema donde la absorción es igual debido a una mezcla muy fina. 77. Figura 5.7: Absorción durante el período que dura la inyección. 79. Figura 5.8: Distribución de la presión y fuerzas en un sistema de dos fracturas. 84. Figura 5.9: Presión y volumen correspondientes a valores de intensidad de inyección. 85. Figura 5.10: Limitaciones del proceso de inyección. 87. Figura 5.11: Inyección de una fractura simple; relaciones entre la presión, volumen, abertura de la fisuras y radio de alcance de la lechada. 87. Figura 5.12: Algunas curvas límite GIN. 88. Figura 5.13: Arreglo tradicional y criterio de volumen crítico en el método GIN. 92. Figura 5.14: Ejemplo de gráfico P vs V. 93. Figura 5.15: Comparación entre el método tradicional y GIN de inyecciones. 96. Figura 5.16: Patrones tipos de resultados de Pruebas de Lugeon. 100. Figura 6.1: Perfil esquemático Upstream – Downstream donde se muestra el modelo de la cortina de inyección. 108. Figura 6.2: Relación de la resistencia (MPa) con el tiempo (días). 122.

(11) LISTA DE TABLAS. Pág. Tabla 5.1: Ejemplos de presiones de inyección utilizadas en gneises cizallados. 74. Tabla 5.2: Tabla comparativa entre el Método Tradicional y el Método GIN.. 97. Tabla 6.1. Permeabilidades registradas, según tipo de roca.. 103. Tabla 6.2: Progresiva y longitud del plinto de la Presa de Arranque. 109. Tabla 6.3: Cantidades y longitudes de las perforaciones de inyección para todos los sondeos planificados en la cortina de inyección de la Presa de Arranque (Starter Dam).. 110. Tabla 6.4: Parámetros de diseño de las mezclas utilizada. 111. Tabla 6.5: Resultados promedio de resistencia de los tres diseños de mezcla. 122. Tabla 6.6: Cantidades perforadas e inyectadas para el Sector 1.. 123. Tabla 6.7: Absorciones promedio en [kg/m] para los sondeos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios del Sector 1.. 123. Tabla 6.8: Número de tipos de parada para cada línea del Sector 1.. 124. Tabla 6.9: Características promedio de la lechada utilizada en el Sector 1.. 124. Tabla 6.10: Cantidades perforadas e inyectadas para el Sector 2.. 124. Tabla 6.11: Absorciones promedio en [kg/m] para los sondeos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios del Sector 2.. 125. Tabla 6.12: Número de tipos de parada para cada línea del Sector 2.. 125. Tabla 6.13: Características promedio de la lechada utilizada en el Sector 2.. 125. Tabla 6.14: Cantidades perforadas e inyectadas para el Sector 3.. 126. Tabla 6.15: Absorciones promedio en [kg/m] para los sondeos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios del Sector 3.. 126. Tabla 6.16: Número de tipos de parada para cada línea del Sector 3.. 126. Tabla 6.17: Características promedio de la lechada utilizada en el Sector 3.. 126. Tabla 6.18: Cantidades perforadas e inyectadas para el Sector 4.. 127.

(12) Tabla 6.19: Absorciones promedio en [kg/m] para los sondeos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios del Sector 4.. 127. Tabla 6.20: Número de tipos de parada para cada línea del Sector 4.. 127. Tabla 6.21: Características promedio de la lechada utilizada en el Sector 4.. 128. Tabla 7.1: clasificación elaborada por Deere (1982) para absorciones de lechada. 130. Tabla 7.2: Estadística de absorciones del sector 1 – Estribo izquierdo. 132. Tabla 7.3: Estadística de absorciones del sector 2 – Estribo izquierdo. 135. Tabla 7.4: Estadística de absorciones del sector 3 – Estribo izquierdo, cauce y estribo derecho.. 138. Tabla 7.5: Estadística de absorciones del sector 4 – Estribo Derecho. 141. Tabla 7.6: Estimación de los gastos adicionales y ahorro en USD para la consolidación CVPUE.. de la Presa de Arranque del nuevo depósito de relaves del 143.

(13) LISTA DE FOTOGRAFÍAS. Pág. Foto 6.1: Perforadora Diamec 262 en la parte superior del estribo izquierdo. 112. Foto 6.2: Perforadora Diamec 252 sobre plataforma de andamios.. 112. Foto 6.3: Planta de inyección (mezcladora, agitador, bomba). 113. Foto 6.4: Monitor registrando valores de inyección (Presión vs Tiempo,Caudal vs Tiempo penetrabilidad). 114. Foto 6.5: Verificación de inclinación y rumbo al inicio de la perforación.. 115. Foto 6.6: Verificación de Calibración de Caudalímetro y Manómetro. 116. Foto 6.7: Supervisión en ensayos de permeabilidad Lugeon. 116. Foto 6.8: QA/QC de los ensayos de fluidez, densidad y sedimentación para la Elaboración de la lechada de inyección. 117. Foto 6.9: Medición de la sedimentación en una probeta graduada.118. 118. Foto 6.10: Medición de fluidez con cono Marsh. 119. Foto 6.11: Medición de densidad con balanza calibrada de lodos. 120. Foto 6.12: Ensayo de Resistencia a la Compresión. 121.

(14) ANEXOS. ANEXO 01. MAPA GEOLÓGICO DE LA PRESA DE ARRANQUE DEL PROYECTO DEL NUEVO DEPÓSITO DE RELAVES LINGA. ANEXO 02. PERFIL GEOLÓGICO A-A’ – PRESA DE ARRANQUE Y PRESA FINAL. ANEXO 03. ABREVIACIONES. ANEXO 04. LEYENDA PRINCIPAL. ANEXO 05. PLANO DE UBICACIÓN DEL SITIO DE OBRA. ANEXO 06. ANEXO 07. ANEXO 08. ANEXO 09. ANEXO 10. PLANO DE EXCAVACIÓN DE LA ZANJA INTERCEPTORA DE FILTRACIONES PLANO Y DETALLE DE LAS INYECCIONES DE MORTERO DE LA PRESA DE ARRANQUE PRESA DE ARRANQUE – PERFIL DE LA CORTINA DE INYECCIONES DE MORTERO AGUAS ARRIBA PRESA DE ARRANQUE – PERFIL DE LA CORTINA DE INYECCIONES DE MORTERO AGUAS ABAJO PRESA DE ARRANQUE – PERFIL DE LA CORTINA DE INYECCIONES DE LA LÍNEA CENTRAL. ANEXO 11. PLANO DE LA PRESA DE ARRANQUE. ANEXO 12. PROTOCOLO PRUEBA DE AGUA TIPO LUGEON. ANEXO 13. PROTOCOLO PERFORACION ROTOPERCUSIVA. ANEXO 14. PROTOCOLO DE INYECCION.

(15) CAPÍTULO I GENERALIDADES. 1 1.1. UBICACIÓN Y ACCESOS AL ÁREA DEL PROYECTO La cortina de inyección es una de las obras ingenieriles de mayor importancia del Proyecto de Expansión de la Unidad de Producción Cerro Verde (CV PUE) y tiene como propósito garantizar el almacenamiento de los relaves producidos por el procesamiento de sulfuros secundarios y minerales. La construcción de esta nueva presa de arranque se concibió de enrocado zonificado con un núcleo central impermeable de arcilla de aproximadamente 170 m de altura (con una elevación de cresta de 2,570 m). Para la elaboración del diseño final de la cortina de inyección, fueron necesarios diversos programas de investigación geotécnica e hidrogeológica, pruebas de permeabilidad, inyectabilidad, además de ensayos de laboratorio y de campo para valorar las características de las mezclas agua/cemento. El tratamiento de consolidación e impermeabilización de la presa de arranque se llevó a cabo con inyecciones de agua/cemento y abarcó aproximadamente 650.60 metros entre los extremos de ambos estribos. Fueron necesarios cerca de 5140 metros de perforación rotativa de diámetro NQ, con recuperación de muestra, y/o perforaciones rotopercusivo de 90.0 mm de diámetro, sistema DTH, por medio de. Página | 1.

(16) los cuales se inyectó al macizo rocoso unas 606.52 toneladas de cemento tipo portland I. Las perforaciones se hicieron directamente en el cauce, mientras que en los estribos se realizó a través de plataformas con andamios. Aquí se proyectó aprovechar el área de la Quebrada Linga (depósito de relaves A3) para la construcción de una presa de arranque para nuevo Depósito de Relaves que creará un embalse para contener un total de 2.025 mil millones de toneladas de relaves de mineral de sulfuros secundarios que se depositarán a una tasa de 240,000 toneladas por día (t/d). En la zona del proyecto afloran rocas meta-sedimentarias del Grupo Yura, depositados sobre basamento cristalino del Gneis Charcani y en contacto erosional con las intrusiones aleatorias de rocas ígneas plutónicas. Entre las litologías. más. importantes. tenemos. granodiorita,. granito,. monzonita,. monzodiorita, diorita, todas meteorizadas y fracturadas hasta ~15 m de profundidad; por lo que se vio la necesidad de intervenir el macizo para mejorar las condiciones geomecánicas y de permeabilidad del mismo. Los métodos convencionales de inyección, permiten la implantación de cortinas en macizos rocosos, sin embargo, el uso de varias mezclas junto con presiones y volúmenes no limitados, no garantizan que el trabajo se lleve a cabo de una forma óptima. El método utilizado en el nuevo Depósito de Relaves (DR) trata de simplificar y optimizar el trabajo de consolidación e impermeabilización, a la vez que permite homogeneizar las condiciones de la cortina, limitando los parámetros de presión y volumen evitando de esta forma que sucedan fenómenos como la sobrecarga del macizo, hidrofracturación (rotura)o hidrogateo excesivo (abertura de fracturas). A partir del análisis de los resultados, se puede concluir que la aplicación correcta del método seleccionado, significa una reducción en tiempo y costos del proceso de inyección, además del cálculo preliminar de metros de perforación y el consumo de cemento, entre otros aspectos, lo cual puede ser considerado en la planificación de futuros proyectos de este tipo en nuestro país.. Página | 2.

(17) 1.1.1. Ubicación El Proyecto de Ampliación de la Unidad de Producción Cerro Verde (CVPUE) es propiedad Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A. (SMCV), una subsidiaria de Freeport McMoRan Copper and Gold, Inc. (FCX) y se encuentra en su fase constructiva, ubicada aproximadamente 30 kilómetros al sur de la ciudad de Arequipa, distrito de Uchumayo, provincia de Arequipa, departamento de Arequipa, al sur del Perú. El depósito de relaves propuesto estará ubicado en Quebrada Linga aproximadamente entre los 6 a 10 km al sur-sureste de las instalaciones de la Unidad Minera Cerro Verde existentes. Se tiene planificado que la Expansión de la Unidad de Producción propuesta se ubique a una elevación aproximada de 2,734 msnm cerca al lado sur de la mina. Las coordenadas del embalse del depósito de relaves propuesto fluctúan entre 8167000 N, 221000 E (Extremo Noroeste) a 8161000 N, 227000 E (Extremo sureste). Ver plano 1. 1.1.2 Accesibilidad El acceso al asiento minero Cerro Verde se realiza a través de dos carreteras. Una de las cuales es una carretera asfaltada de 30 km de largo que viene desde Arequipa hasta las instalaciones del asiento minero y es usada como acceso principal a la mina. La otra es una carretera de 100 km de largo que viene desde la costa. Esta última es de acceso restringido en un tramo de 12 km y se utiliza actualmente como vía para el transporte de los cátodos de cobre hacia el puerto de Matarani. Ver plano 1. Página | 3.

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(19) 1.2. IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DEL TEMA Este trabajo surge como una necesidad de normalizar el diseño de una cortina de inyección, para ahondar en cuanto a conocimientos de inyecciones y aportar a la toma de decisiones correctas antes de aplicar algún método para futuros proyectos similares. El diseño de una cortina de inyección permite también tener una idea clara de los volúmenes gastados, directamente relacionados al aspecto económico de todo proyecto, es decir, bajar el costo total de la ejecución del proyecto. Los procesos de impermeabilización de macizos rocosos no han sido muy estudiados en proyectos de gran magnitud en el país, por lo que un trabajo de estas características permite optimizarlos para su adecuada aplicación, lo que significa un aporte importante en el aspecto tanto práctico como económico para empresas que se dedican a la Geotecnia de Obras Civiles.. 1.3. OBJETIVOS DEL ESTUDIO. 1.3.1 Objetivo General Aportar al estudio de procesos de inyección en macizos rocosos, para poder utilizarlos de una forma eficiente en futuros proyectos, mediante el análisis de los criterios y métodos de inyección más conveniente utilizados en el diseño y construcción de la cortina de inyección del Proyecto de Expansión de la Unidad de Producción Cerro Verde (CV PUE). 1.3.2 Objetivos Específicos  Elaborar a través del mapeo superficial la caracterización geotécnica del macizo rocoso para identificar áreas y estructuras que puedan presentar problemas. para. la. fundación. de. la. presa. y. permitir. proponer. recomendaciones respecto a ellas, según condiciones geológicas variables en la Zanja Interceptora.  Fundamentar el diseño de la cortina de inyección de la Presa de Arranque (Starter Dam) del Nuevo Depósito de Relaves, determinando volúmenes, presiones y lechadas antes de la elaboración del programa de inyección, en base a la naturaleza de la roca de fundación expuesta en la excavación.  Detallar y describir el proceso de inyección, utilizado en el diseño y construcción de la cortina de consolidación de la Presa de Arranque (Starter. Página | 5.

(20) Dam) del Nuevo Depósito de Relaves, incluyendo lechadas, volúmenes, presiones y tipos de parada utilizadas durante dicho proceso.  Analizar los valores tanto de perforación, como de inyección, con el fin de establecer el porcentaje de ahorro o gasto de mezcla respecto al valor referencial de diseño, con el objetivo de poder cuantificar posteriormente el factor económico, relevante en la ejecución de todo proyecto.  Optar el título de Ingeniero Geólogo a través de la ejecución del presente proyecto de tesis.. 1.4. ALCANCES Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN. 1.4.1 Alcance de la investigación En esta investigación se utilizó el mapeo geológico-geotécnico que se realizó a lo largo de la zanja interceptora de aproximadamente 650 m de longitud y 12 m de ancho, durante la excavación para la cimentación del plinto. Así como las perforaciones de investigación en la etapa de pre-factibilidad que aportaron datos necesarios para el diseño de la cortina.. 1.4.2 Limitaciones de la investigación Una limitación del presente trabajo es la misma geología ya que es sabido por todo geólogo que ninguna zona de estudio es igual a otra y que estos poseen características específicas, (tipo de roca, fracturamiento, alteración, etc), por lo tanto se presenta este trabajo a manera de una guía general de diseño de cortinas de inyección de manera que sea posible adecuarla a las características propias de cada zona de estudio.. 1.5. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN La presente investigación es un planteamiento descriptivo e inductivo, que apuesta por el establecimiento de fundamentos geotécnicos a tener en cuenta a partir de lo que se observa en campo. 1.5.1 Instrumentos de recolección de datos Recopilación, análisis y síntesis de la información Geológico-Geotécnica existente (etapas de pre-factibilidad, factibilidad y diseño), que permita definir las características del macizo rocoso antes del proceso de inyecciones.. Página | 6.

(21) Mapeo geológico-geotécnico que se realizó a lo largo de la zanja interceptora de aproximadamente 650 m de longitud y 12 m de ancho, durante la excavación para la cimentación del plinto. Registro y síntesis del proceso de inyecciones, cantidades y distribución del fluido inyectado en el macizo.. 1.5.2 Técnicas de procesamiento y análisis de datos El análisis y síntesis de la información se hizo con la utilización de software convencional: Microsoft Excel, AutoCAD y Dips 5.0. La evaluación de los parámetros geotécnicos se estimó por medio del porcentaje de calidad de roca (Rock Quality Designation – RQD). Se realizaron análisis de los ensayos hidráulicos de permeabilidad en la roca (tipo Lugeon) y ensayos de Carga puntual en las probetas de diseños de lechada.. 1.6. ESTUDIOS PREVIOS Se efectuó un estudio a nivel conceptual en 2001-2002 para evaluar las posibles alternativas y ubicaciones del Depósito de relaves. Este estudio fue posteriormente actualizado e incluido como componente del Estudio de Factibilidad para el Proyecto de Sulfuros Primarios (URS 2004). Este estudio consideró diversas opciones de deposición, métodos de elevación de presa, materiales utilizados para la construcción de la Presa de Arranque, ubicaciones potenciales, y una evaluación de las consideraciones económicas y técnicas. Se identificó/consideró un total de nueve ubicaciones potenciales y se seleccionaron dos para su desarrollo a nivel conceptual. La ubicación con las mejores características fue el DR Quebrada Enlozada, seleccionada para la construcción en el período 2004– 2006. La segunda mejor ubicación fue el Depósito de relave Quebrada Linga, inicialmente investigado por MWH en 2008. Se desarrolló un estudio de factibilidad inicial (que incluía un programa de investigación hidrogeológica y geotécnica y el diseño del DR a nivel de factibilidad) para un DR propuesto ubicado en Quebrada Linga (i.e., “Proyecto Pisco”) en el 2008 (MWH, 2008). El estudio de factibilidad del 2008 fue seguido por un nuevo estudio de ubicación orientado a identificar ubicaciones para el DR futuro que pueda resultar en la construcción de un DR de menor costo (URS, 2010). En junio del 2010 se inició un Nuevo estudio de factibilidad para un DR en apoyo a una potencial ampliación de mina. El alcance de trabajo del Estudio de Factibilidad. del. 2010. incluyó. una. evaluación. preliminar. (incluyendo. Página | 7.

(22) investigaciones de campo) de las Ubicaciones A1 y A2, identificadas como las ubicaciones con mejores características según el estudio de ubicación realizado en el 2010, y la optimización de la ubicación del DR Quebrada Linga (Ubicación A3), analizada en el estudio de factibilidad del 2008. Los resultados de la evaluación de la ubicación dieron como resultado la selección de la ubicación A3 (DR Quebrada Linga optimizado) como la mejor alternativa. Luego de la selección de esta ubicación, se realizó el estudio de las alternativas de presas, resultando en la selección de una presa de arena de relave cicloneada mediante el proceso de construcción de línea central como el tipo preferido de presa. Las investigaciones de campo a nivel de factibilidad, pruebas de laboratorio y análisis de ingeniería se realizaron en apoyo a la alternativa seleccionada para el DR A3 y presentada en el Reporte de Estudio de Factibilidad (marzo del 2011). El Diseño Detallado empezó en marzo del 2011. Se anticipa el arranque de la nueva planta concentradora para marzo del 2015 con un incremento inicial de la tasa de producción hacia noviembre del 2015. En ese momento, los minerales de sulfuro primario serán minados desde los tajos Cerro Verde a una tasa planeada de aproximadamente 360,000 t/d. Un tercio del mineral será procesado a través de la planta concentradora existente y los dos tercios restantes del mineral serán procesados en una nueva planta concentradora. El relave producido en la planta concentradora existente será depositado en el DR Quebrada Enlozada. Se estima que a una tasa de deposición de 120,000 t/d, el DR Quebrada Enlozada alcanzará su capacidad máxima en mayo del 2029. Desde junio del 2029 hasta finales del ciclo de vida estimado de la mina (2040), los relaves producidos en la planta concentradora existente serán depositados en un nuevo DR localizado al norte del tajo, o en un DR Quebrada Enlozada elevado, de ser factible. Los relaves producidos en la nueva planta concentradora serán depositados en la Ubicación DR A3 (DR A3). A una tasa de deposición de 240,000 t/d, el DR A3 alcanzará su capacidad de diseño de 2.025 mil millones de toneladas en el año 2040. Las variaciones en el cronograma asumido de construcción del proyecto, tasa de producción y tasa de incremento de producción (ramp-up rate) impactarían los resultados del estudio.. Página | 8.

(23) CAPÍTULO II CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS. 2 2.1. INTRODUCCIÓN El asiento minero Cerro Verde se encuentra en la estribación oeste de la Cordillera de los Andes, en la provincia fisiográfica del batolito costero sur, aproximadamente 30 km al sur de la ciudad de Arequipa, Perú, se encuentra situada en una meseta que ha sido erosionada y diseccionada por numerosos valles de arroyos secos para formar una topografía local empinada y escarpada. Las elevaciones en la región fluctúan entre los 2,000 msnm a casi los 3,000 msnm, y en la ubicación propuesta para el Deposito de Relaves fluctúan entre aproximadamente 2,150 msnm en el sumidero colector de filtraciones a 2,750 msnm en los picos y cimas alrededor del embalse del depósito de relaves propuesto. (Knight Piésold, EIA 2011.). 2.2. CLIMA El clima del área es templado y árido con temperaturas que fluctúan entre 0°C y 30°C y una precipitación anual promedio de aproximadamente 37 mm. Las tormentas de lluvia se presentan estacionalmente y por lo general son de corta duración y alta intensidad. Se registra más del 90% de precipitaciones anuales durante los meses de enero, febrero y marzo. La evaporación potencial registrada en la ubicación del proyecto excede las precipitaciones en más de 60 veces. La tasa estimada de evaporación anual promedio es de alrededor 6.1 milímetros al. Página | 9.

(24) día (mm/d). La humedad fluctúa del 30% en julio a alrededor del 70% en febrero. Los vientos que prevalecen en el área vienen del suroeste. La región se caracterizar por poseer áreas con diferentes microclimas. A pesar de que se encuentra ubicada a sólo unos cuantos kilómetros de la ubicación de la mina, el valle del Río Chili recibe considerablemente más lluvia que el área de la Mina Cerro Verde. De acuerdo a observaciones generales, las tormentas de lluvia por lo general son aisladas en áreas pequeñas, y no tanto en cubrir una región más amplia. Las tormentas pueden ocasionar crecidas inesperadas con altas tasas de flujo máximo en los lechos fluviales, los cuales por lo general están secos. Las inundaciones pueden arrastrar grandes cantidades de sedimentos y desechos y pueden ocasionar daño a las carreteras e infraestructura. (Knight Piésold, EIA 2011.). 2.2.1 Evaporación La evaporación se encuentra directamente relacionada a la cantidad de radiación solar, temperatura del aire y velocidad del viento (e inversamente relacionado al contenido de humedad atmosférica y ocurrencia de nubes). La evaporación potencial promedio en el área del proyecto es aproximadamente 2210 milímetros anuales (mm/a), basándose en los datos mensuales durante el periodo de registro (1995- 2007).. 2.2.2 Viento La estación meteorológica de la Zona de Cerro Verde Sur monitoreó la velocidad y dirección del viento. Los vientos prevalentes provienen del oeste-suroeste. Las velocidades del viento son relativamente bajas durante la mañana y gradualmente se incrementan hasta que logren su valor máximo. en. aproximadamente 13:00 horas. Se calculó la velocidad anual promedio en 2.0 metros por segundo (m/s). Basándose en la información para el periodo 20032007, se estableció que el promedio de la velocidad máxima del viento mensual era de 6.3 m/s y la velocidad máxima promedio del viento era de 7.6 m/s.. 2.3. VEGETACIÓN La vegetación es escasa y de tipo xerofítico, durante la época de lluvias se desarrolla una cubierta temporal de hierbas efímeras. Es característica la presencia de Browningia candelaris que se distingue por su configuración de un candelabro de 5 m de altura. En las laderas escarpadas son frecuentes Puya sp.,. Página | 10.

(25) Furcraea sp. y a lo largo de los cursos de agua hay monte ribereño de Salix sp., Alnus acuminata "aliso", Baccharis sp. y Tessaria integrifolia. La vegetación del área es típica de ambientes desérticos, distinguiéndose de este modo dos formaciones vegetales según Weberbauer (1945): el “piso de cactáceas columnares, Ambrosia artemisioides y reducida vegetación herbácea”, que ocupa la mayor parte del área de estudio; y el “piso desértico”, usualmente sin vegetación y sólo presente en parte del área de la nueva carretera privada.. 2.4. HIDROLOGÍA Y DRENAJE El depósito de relaves se encuentra ubicado en la Cuenca de Quebrada Linga, que es un afluente del Río Tambo que desemboca en el Océano Pacífico. La parte superior de la cuenca tiene 6.2% de gradiente y la parte más baja tiene una gradiente de. 4.3%. La gradiente superficial promedio del arroyo es. aproximadamente 4.7%. La presa del depósito de relaves propuesta se encuentra ubicada aproximadamente a 48 km aguas arriba de la confluencia de Quebrada Linga con el Río Tambo. El área de drenaje del depósito de relaves es 45.3 km2 o aproximadamente 5.4% del área de drenaje total de Quebrada Linga de 847 km2 que descarga al Río Tambo. (Knight Piésold, EIA 2011.) El río más cercano en el área con flujo perenne es el Río Chili, ubicado aproximadamente 10 km al norte de la Mina Cerro Verde. El río suministra agua a la Mina Cerro Verde, así como al valle de Arequipa. No existen arroyos activos en los alrededores de la mina cerro verde. Los arroyos tienen una distribución radial dentro del área del proyecto, comenzando en la divisoria de aguas y drenando hacia el perímetro del depósito de relaves propuesto. Las tormentas de lluvia por lo general son de corta duración y alta intensidad y ocurren estacionalmente en esta región semiárida. Estas tormentas pueden ocasionar crecidas inesperadas con altas tasas de flujo máximo en lechos fluviales que por lo general están secos. Varios arroyos pequeños que por lo general están secos, ubicados en las áreas del depósito de relaves de quebrada enlozada aportan al río chili durante la temporada de lluvias y los arroyos secos ubicados en las áreas del depósito de relaves aportan al Rio Tambo durante la temporada de lluvias. Basándose en la revisión de la geomorfología de la parte superior de la ubicación del depósito de relaves, al parecer durante la ocurrencia de lluvias periódicas, la escorrentía en las laderas erosionan las pendientes, formando quebradas y el arrastre de sedimentos a lo largo del lecho de los arroyos. Ocasionalmente, durante la ocurrencia de tormentas de alta intensidad, se originarán flujos de agua. Página | 11.

(26) de corta duración o “crecidas instantáneas” que concentran y fluyen a la ubicación del depósito de relaves, y finalmente descargando al Río Tambo. Durante el tiempo restante, no hay escorrentía en el arroyo y aparece seco.. 2.5. SISMICIDAD La ubicación del depósito de relaves se encuentra aproximadamente 70 km al noreste de la Costa del Pacífico en su punto más cercano. La ubicación se encuentra en un área de alta sismicidad en donde predominan los sismos que ocurren a lo largo de la zona de subducción Perú-Chile, la cual posee un historial de generación de sismos de grandes dimensiones que pueden ocasionar vibraciones significativas en la ubicación del proyecto. Para establecer los criterio de diseño sísmico MWH desarrolló una Evaluación de Riesgo Sísmico (ERS), el cual considera un enfoque determinístico, como parte de este estudio. Este ERS se basa en el marco sismotectónico del proyecto y los sismos característicos de la región. Las tres fuentes sísmicas generales han sido identificadas a partir del modelo sismotectónico para la región: los sismos del área de subducción que se originan en la interfase de la Placa de Nazca - Sudamericana (sismos de la interfase), sismos que se originan dentro de la Placa de Nazca de subducción (sismos de placa), y sismos poco profundos en la Placa Principal Sudamericana (sismos crustales). El análisis de sismos de interfase en Perú indica que las características de la Placa de Nazca de Subducción—concretamente la cresta de Nazca y la zona de fractura Mendaña—coinciden con los bordes para los tres segmentos distintos de la interfaz de la Placa de Nazca-Sudamericana. Estos segmentos muestran los diferentes modelos espaciales y temporales de sismicidad (Beck y Nishenko 1990; Dorbath et al. 1990; Langer y Spence 1995), y son referidos como los segmentos en la parte norte, central y sur. La ubicación del proyecto se encuentra cerca del segmento en la parte sur. El segmento en la parte sur muestra un intervalo recurrente regular de alrededor de 100 años. Dorbath et al. (1990) documentaron siete sismos de placa-interfaz, de MW 7.5 a 9.0, durante el periodo de 1582 a 1868. Dorbath et al. (1990) predijeron que ocurriría un futuro gran sismo al sur de Perú hacia fines de Siglo XXI. El 23 de junio de 2001 ocurrió un sismo de Mw 8.4 en la región sur de Perú. En la región sur de Perú, la placa de Nazca que se encuentra al sur de Perú, se extiende por debajo de la interfase de la placa en un buzamiento de alrededor de. Página | 12.

(27) 15-30° a profundidades de alrededor 100 km (Martinod et al. 2010). A una profundidad de aproximadamente 100 km, la placa de subducción adquiere una gradiente menos inclinada a aproximadamente 10 a 15° entre 100 km y 150 km de profundidad. A una profundidad de aproximadamente 150 km, la placa de subducción empieza a empinarse y cae a 200 km de profundidad a una distancia de 200 km (USGS 2010). A pesar de que esta zona profunda es capaz de producir grandes sismos como el sismo de 8.3 Mw en Bolivia en 1994 (Engdahl et al. 1995), la energía sísmica es significativamente atenuada antes de llegar al sitio y solo representa una contribución menor a los riesgos sísmicos generales para estas profundidades hipocentrales.. Página | 13.

(28) CAPÍTULO III MARCO GEOLÓGICO. 3 3.1. INTRODUCCION La presa fue fundada sobre un macizo constituido por roca sedimentaria del Grupo Yura del Jurásico Tardío y Cretáceo Temprano la cual fue depositada en un ambiente marino continental y somero y consiste de lutitas silicificadas y carboníferas, cuarcita, arenisca y limolita cuarcitica y meta-caliza. En el área del Depósito de Relaves, los sedimentos plegados del Grupo Yura parecen haber sido depositados directamente encima de, y en contacto erosional con el basamento cristalino del Charcani Gneis Pre-Cambriano, excepto cuando intrusiones aleatorias de rocas ígneas (ej: Complejo Linga, Granodiorita Yarabamba y diques, sills y venas asociadas) han migrado de manera ascendente intruyendo en estas dos unidades de roca más antiguas, que cuando se meteorizan, desarrollan abundantes óxidos de hierro y una destacada alteración esferoidal. El contacto basal del Grupo Yura encima del Gneis Charcani está severamente meteorizado en algunos afloramientos y pueden ser de bastante débil a suave, fuertemente meteorizado, con diversas manchas de hierro y manganeso, presentando un intenso fracturamiento y es fácilmente de excavar con un martillo geológico. Esta zona meteorizada tiene un espesor máximo de 30 m bajo la base. Página | 14.

(29) del Grupo Yura. Por debajo de los 30 m, el Gneis se vuelve más competente y menos meteorizado con una baja permeabilidad. Fuertes cambios químicos y físicos en la mineralogía de roca, fueron observados en las zonas de alteración hidrotermal. A medida que los fluidos magmáticos de alta temperatura y presión migran de manera ascendente a lo largo de los defectos geológicos pre-existentes (ej: fallas, contacto, estratificación, zonas de fractura) la mineralogía, cementación y estructura de la roca aledaña es modificada y pueden debilitarse substancialmente. Estas áreas también tienden a estar relacionadas a un mayor fracturamiento y meteorización física y el macizo de roca puede degradarse a una matriz de roca basada en arcilla y están típicamente asociadas con depresiones a lo largo de los taludes del valle indicando menos resistencia a la meteorización y proceso de erosión. El buzamiento general varía entre 70º y 85º en dirección al noroeste (azimut 260) es decir perpendicular hacia el eje de presa. Esta disposición estructural, determina la configuración geomorfológica del valle, caracterizado por ser típicamente estrecho (25 a 65m) y sinuoso (serpenteante) con laderas empinadas y bordes escarpados que se extienden hacia la alineación del valle principal desde la divisoria topográfica perimetral formada por numerosas estribaciones de drenaje reentrante en las laderas y drenajes del canal tributario. Las pendientes fuertes de la margen derecha, han favorecido la formación de amplios afloramientos, donde se observa un marcado fracturamiento de alto ángulo, que se desarrolla mejor en ciertos paquetes. De manera general, el macizo está afectado por dos sistemas de diaclasas dominantes sub-verticales y tendencia noreste y nor- noroeste, y al menos cuatro fallas principales con tendencia similar a la falla regional Yura,. además de varias zonas de. fracturamiento, creado durante una larga historia de estrés tectónico variante y emplazamiento de plutones intrusivos ígneos produciendo el plegamiento observado en Gneis Charcani y creando defectos estructurales donde intruyeron las rocas intrusivas. Por otra parte, el proceso natural de evolución de las laderas y la acción dinámica del torrente de la quebrada Linga, han dado como resultado la formación de depósitos de coluvio y aluviones, que representan los últimos eventos geológicos del Sitio de Presa. Estos depósitos están compuestos por materiales inconsolidados y de granulometría variada, derivados casi en su totalidad de la meteorización y desintegración de las rocas intrusivas. El fondo del valle en el. Página | 15.

(30) área de la presa está rellenado material aluvial conformado por arenas y gravas con un mínimo contenido de finos, no plásticos. El material coluvial y derrubio a lo largo de las pendientes más bajas del valle (derrubios de ladera, ceniza suelta y lecho de roca erosionado), se ubican típicamente en cavidades topográficas. A lo largo de las laderas del cerro se encuentran rocas sueltas y bolones (generalmente de <1m de diámetro), que mantienen una condición de estabilidad precaria y podrían experimentar fenómenos de deslizamiento en caso de ser alterados por factores antrópicos (excavaciones, mal manejo de aguas de escorrentía superficial, entre otros). Para efectos de la fundación de la presa deben de ser removidos, al igual que los depósitos de aluvión.. 3.2. GEOMORFOLOGÍA REGIONAL La región contiene las siguientes regiones fisiográficas, de oeste a este: la Faja Litoral, Cordillera de la Costa, Pampa Costera y las Estribaciones Andinas. La mayoría de las áreas de estudio se localizan en la unidad geomorfológica Estribaciones Andinas, mientras que una minoría abarca áreas en las Pampas Costeras. En los siguientes ítems se describen las características de las unidades geomorfológicas regionales. (Knight Piésold, EIA 2011.). 3.2.1 Faja litoral Comprende la faja de terreno de hasta 5 km de ancho, que se desarrolla entre la rivera del mar y la cota de 900 m de altitud, aproximadamente. Presenta relieve bajo y pendiente suave entre 5° y 6° al oeste y suroeste. El límite oriental se encuentra definido por un fuerte cambio de pendiente en la topografía. Dentro de esta unidad, la línea de costa está formada esencialmente por acantilados que en muchos casos sobrepasan los 80 m de altura. La mayor parte de esta unidad se ha modelado sobre rocas gnéisicas, dioríticas y graníticas, fundamentalmente por abrasión marina.. 3.2.2 Cordillera de la Costa La Cordillera de la Costa es una unidad morfológica de extensión regional, representada por una cadena de cerros orientados en dirección sureste a noroeste que se encuentran adyacentes al litoral peruano. Esta unidad es reconocida desde la frontera con Chile hasta la península de Paracas, en el departamento de Ica. El ancho de la unidad es variable entre 17 y 23 km y emerge a partir de la faja litoral a elevaciones de 900 a 1 667 m de altitud.. Página | 16.

(31) El flanco de orientación hacia el Pacífico presenta una topografía bastante accidentada por estar cortado por una serie de quebradas profundas, entre ellas figuran Guerreros, Centeno, San José y Quilca. Estas quebradas son encañonadas hasta con 600 m de profundidad. La parte superior de la cadena de cerros presenta una superficie algo ondulada, con valles anchos de fondos planos y colinas suaves, rasgos típicos de una topografía madura. El borde oriental está caracterizado por colinas bajas que encierran pequeñas pampas, en parte conectadas con la planicie costanera. Esta unidad está conformada por gneis, granitos y diques pegmatíticos; parcialmente cubierta por suelos cuaternarios con espesores de 1 a 1,5 m de espesor. Esta cobertura permite en épocas de lluvias el crecimiento de escasa vegetación.. 3.2.3 Pampas Costeras Esta unidad geomorfológica se encuentra ubicada al este de la Cordillera de la Costa y al oeste de las Estribaciones Andinas, de altitud entre los 1 000 a 1 600 m. Se caracteriza por presentar extensas pampas que ascienden muy suavemente hacia el noreste y tiene un ancho promedio de 40 km. En general, las Pampas Costeras son desérticas y sin vegetación. Los valles de los ríos Sihuas y Vítor son angostos y profundos, cuyos lechos quedan a 600 m en promedio por debajo de las superficies de las pampas. Esta unidad se ha constituido principalmente sobre rocas de la formación Moquegua y se encuentra en gran parte cubierta por material aluvial y arenas eólicas.. 3.2.4 Estribaciones Andinas Con esta denominación se describe a la unidad morfológica comprendida entre las Pampas Costeras y las altiplanicies andinas de la Cordillera Occidental de los Andes. El paso de las Pampas Costeras a las estribaciones andinas se caracteriza por un fuerte cambio de pendiente, con cerros que ascienden hasta los 3 000 m de altitud. Morfológicamente, se caracterizan por presentar una topografía de cumbres más o menos redondeadas, correspondientes a restos de una superficie madura y disectada por numerosas quebradas que tienen profundidades de más de 200 metros.. Página | 17.

(32) Esta unidad se ha desarrollado sobre rocas sedimentarias, volcánicas y parte del Batolito de La Caldera.. 3.3. GEOLOGÍA REGIONAL O ESTRATIGRAFÍA REGIONAL Geográficamente el área del proyecto se ubica en las estribaciones andinas, es decir, los flancos bajos de la Cordillera Occidental de los Andes, y en menor medida abarca áreas en las Pampas Costeras. Al igual que en otros lugares de las estribaciones andinas, la aridez y la falta de vegetación son características típicas del área en estudio. Los únicos cursos de agua relativamente próximos al área en estudio son los ríos Sihuas, Vítor y Chili, que al confluir en Huañamarca forman el río Quilca. Entre las quebradas secas destacan Huayrondo y Linga, tributarias del Tambo, por cuyos cauces, únicamente durante eventos inusuales de lluvias, discurren pequeños caudales de agua que no llegan al río principal. Todos los valles y quebradas subsidiarios muestran un patrón de drenaje dendrítico. Su morfología inicial corresponde a una meseta erosionada y dividida por numerosos valles aluviales, formando una topografía general de quebradas, colinas. y. montañas. empinadas. localmente. abrupta. y. accidentada.. Estratigráficamente en el área en estudio, se han diferenciado una variedad de rocas ígneas, volcánicas y sedimentarias, con edades comprendidas entre el Jurásico y el Terciario superior. (MWH, 2008) Estratigráficamente se ha diferenciado las siguientes unidades (figura 3.2.1):  Gneis Charcani: Es la roca más antigua del área, de edad Precambriana a Paleozoico inferior. Formado por gneis diorítico con típica estructura bandeada, grano medio a grueso, de color gris oscuro a gris claro, con abundantes minerales de cuarzo, ortosa y biotita. También dentro de esta unidad se presentan esquistos micáceos y filitas de color marrón en láminas de unos milímetros a centímetros, con presencia de micas blancas de hasta 2 cm. de tamaño y minerales de cuarzo recristalizados.  Conglomerado Tinajones: Del Jurásico inferior al Triásico superior; consiste de un conglomerado con rodados de diorita gnéisica, cuarcitas e intercalaciones de capas de areniscas de grano grueso de color pardo rojizo. Esta unidad sobreyace con discordancia angular a las rocas metamórficas del Complejo Basal (Gneis de Charcani), e infrayace con leve discordancia al Volcánico Chocolate.. Página | 18.

(33)  Volcánico Chocolate: Del Jurásico inferior, constituidos por una secuencia de rocas volcánicas y andesitas porfiríticas grises, con algunas intercalaciones de areniscas de grano medio, lutitas y ocasionalmente lentes de calizas grises claras. En contacto con la granodiorita las andesitas se presentan metamorfizadas.  Formación Socosani: Del Jurásico medio a inferior, integrada por una serie de calizas, en parte metamorfizadas y recristalizadas a mármol de grano fino. Las calizas Socosani sobreyacen al Volcánico Chocolate y están afectadas por los intrusivos del batolito de La Caldera.  Grupo Yura: Del Cretáceo inferior al Jurásico superior, formado por intercalaciones de areniscas, cuarcitas y lutitas finamente estratificadas, cortadas por las super unidades Granodiorita Tiabaya y Granodiorita Yarabamba, pertenecientes al Batolito de La Caldera.  Volcánico Sencca: Del Plioceno inferior, constituido por tufos riolíticos y dacíticos, de color blanco y rosado, con abundantes fragmentos pequeños de pómez y coladas. La roca es porosa, liviana y de poca consistencia. En su composición se reconocen a simple vista fragmentos de feldespato, granos de cuarzo y abundantes partículas de vidrio.. Página | 19.

(34) Figura 3-2.1. Columna estratigráfica de la Presa de Arranque del Proyecto del nuevo Depósito de Relaves Linga (Geología de Cerro Verde, Llanllaya Alccahuamán, Luis) https://es.scribd.com/doc/104370931/Geologia-de-Cerro-Verde#scribd. Página | 20.

(35) Plano Nº 02: MAPA GEOLÓGICO REGIONAL DE CERRO VERDE. Página | 21.

(36) 3.4. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Estructuralmente en el área de estudio el fallamiento observado es en bloques, debido a que el batolito de la Caldera, al emplazarse durante el Cretáceo y Terciario inferior, ha fracturado y deformado a las rocas pre-terciarias, característica de la Costa Sur del Perú Como consecuencia del levantamiento de la Cordillera de los Andes y el emplazamiento del Batolito de la Costa se presenta un fuerte fallamiento y fracturamiento en la zona de Cerro Verde, a finales de la fase Peruana de Steinman se formaron fallas de orientación preferencial NO-SE paralelo a la orientación del sistema andino, el fallamiento de la zona ha afectado el complejo intrusivo del Batolito de la Caldera y que se formó después del emplazamiento de la granodiorita Yarabamba, siendo las más importantes las fallas Cenicienta que se encuentra rellenada de panizo, la falla Variante de 30.00 metros de ancho y buzamiento de 65º al NE, la falla Jenks de 5º de buzamiento hacia el NE y potencia promedio de 5.0 metros y la falla Tinajones bien expuesta en la quebrada Estremadoyro. Fallamiento tensional se presenta en la unidad Yarabamba, una falla pre mineral de orientación N 30º-45º O que pone en contacto el gneis con el pórfido. Otra falla post-mineral pone en contacto al gneis con los pórfidos conservando una orientación E-O y un tercer componente se presenta con una orientación N 20º30º E post- mineral, la falla de orientación andina N 30º-45º O es una falla de rumbo y es el que ha determinado el control de la mineralización en Cerro Verde. Las principales fallas determinadas a nivel general son: La falla Cenicienta que viene a constituir una estructura muy bien expuesta y de amplia extensión presentado un relieve muy peculiar y topografía relevante, es característica la presencia de panizo en forma sectorizada. La falla Variante está orientada en forma paralela a la falla Cenicienta, su exposición más clara se observa en un corte realizado en la variante de Tinajones, con una potencia promedio de 30.0 metros y buzamientos fuertes entre 60° a 65° NE. La falla Jenks cruza la antigua carretera a Cerro Verde, su potencia estimada es de 5.0 metros y buzamientos de 60º-65º hacia el NE, pone en contacto el gneis con el volcánico Chocolate.. Página | 22.

(37) La falla Tinajones se expone en la quebrada del mismo nombre presentando panizo principalmente en la Aguada de Estremadoyro, la exposición de sus afloramientos son muy esporádicos debido a la cubierta cuaternaria. La falla Yura pone en contacto el gneis con el Grupo Yura, sus exposiciones más claras están delante del túnel de la antigua carretera, sus exposiciones son bien nítidas y claras, exponiendo un contacto fallado. Cerca de Cerro Verde se presenta un componente estructural de dirección E-O, conjugados con los sistemas NO-SE y NE-SO, y que atraviesan el depósito, todas estas fallas son de rumbo, en Cerro Verde la mayor frecuencia de fracturas presenta una orientación E-O, en el pórfido las fracturas presentan una dirección NO_SE, en Santa Rosa sin embargo la falla principal presenta una dirección N 50ºO y buza 80º al NE con un ancho promedio de 40.0 metros, se observa como una zona muy fracturada y triturada con panizo, en el cruce de falla forman un intenso fracturamiento. (MWH. 2008). 3.5. HIDROGEOLOGÍA La variable hidrológica en la región que se caracteriza por un clima de extrema aridez, se ve reflejada en las cuencas estudiadas por la ausencia de escorrentía superficial observada en cada una de las quebradas visitadas. En la región la tasa de precipitación mayor se observa en la cuenca contribuyente localizada al norte del río Chili, donde el rango de alturas es superior a la del lado sur, y donde hasta hace unos años se observaban sus cumbres nevadas todo el año; es en este sector donde ocurre principalmente la recarga de eventuales sistemas hídricos subterráneos y en donde se genera uno de los aportes al río Chili en el tramo comprendido entre el este de Arequipa y Socosani. Esta situación se ve corroborada por la presencia de vertientes que desaguan al río Chili en la ribera norte del mismo, lo que contrasta con lo observado en la ribera sur en donde no se han observado afloramientos. La vegetación es una característica que fue posible observar en aquellas cuencas que drenan al norte, en contraste a las que drenan hacia el oeste, donde la vegetación de manera general es un patrón ausente. Se infiere a partir de esto, que el nivel de agua en las cuencas Querendosa y sin Nombre es más somero, permitiendo el desarrollo de vegetación, sin embargo no existe control a partir de piezómetros que permitan corroborar esto. Otro control de la vegetación en estas dos cuencas es el estructural, una característica común es la vegetación alineada en forma paralela al patrón de lineamientos noroeste, coincidiendo con las. Página | 23.

(38) estructuras de mayor frecuencia y abiertas, las mismas que se proponen como vías preferenciales de flujo en algunos sectores. En el área de estudio la litología dominante corresponde a unidades ígneas intrusivas de composición variable máfica a ácida, asociado a complejos de gabros y grupos granodioríticos a graníticos respectivamente, localmente se observan unidades volcánicas, además de la unidad metamórfica tipo gneis. Estas características determinan el patrón hidrogeológico en la zona, condicionado a; la potencia del relleno sedimentario, grado de meteorización y por sobre todo al grado de fracturamiento de las unidades de roca ígnea. Se han diferenciado dos patrones de flujo de agua subterránea, uno esporádico y más superficial o flujo superior, sujeto a eventos de precipitación, ubicado en el sustrato del relleno sedimentario y en la roca meteorizada, y un segundo sistema más profundo, también denominado sistema de flujo inferior, que utiliza vías de flujo preferencial en zonas de alto grado de fracturamiento y con conectividad entre las estructuras, que otorgan una permeabilidad secundaria a la roca y permiten el flujo de agua subterránea de manera local. Afloramientos de agua subterránea se han observado en las cuencas, Huayrondo, Enlozada y Linga (MWH. 2008). 3.5.1 Unidades hidrogeológicas En las cuencas estudiadas se diferencian tres unidades hidrogeológicas principales: relleno sedimentario y/o aluvio, roca meteorizada y/o fracturada, roca competente y roca impermeable y gneis. En la Figura 3.13.24 se puede observar la distribución de las unidades hidrogeológicas. A. Relleno sedimentario y/o aluvio, Litológicamente corresponde a sedimentos de grano medio a grueso, arena y gravillas, localmente con niveles de ceniza volcánica, su distribución se presenta en el plano geológico en la Figura 3.13.3. Se encuentra rellenando las quebradas, alcanza potencias de hasta 21 m, sin embargo el promedio de esta unidad en las cuencas prospectadas no supera los 10 m. Se asocia a esta unidad valores de conductividad hidráulica que van de 10-8 m/s a 10-3 m/s. Se incluye en este grupo a la unidad volcánica Sennca la cual, se estima, presenta una alta conductividad hidráulica levemente inferior al relleno sedimentario.. Página | 24.

(39) B. Roca meteorizada y/o fracturada, El grado de meteorización de las rocas en las distintas quebradas, varía de moderado a intenso, la potencia de la cubierta meteorizada alcanza los 85 m y el valor medio es 22 m, por otro lado la zona fracturada, la cual es variable alcanza potencias de 76 m y en promedio 25 m (de acuerdo con los sondajes prospectados). Como unidad, en conjunto, alcanza potencias iguales a 161 metros con promedio de 32 metros. Los valores de conductividad hidráulica de esta unidad varían entre 10-4 y 10-8 m/s. En el sector del tajo, se asocia alta conductividad a rocas con bajo RQD. C. Roca competente, Corresponde a aquellas unidades intrusivas con bajo grado de fracturamiento con valores de conductividad inferiores a 10-8 m/s. Sin embargo localmente esta unidad puede alcanzar rangos de conductividad hidráulica superiores, sujeto a la presencia de estructuras mayores y profundas que tienen asociado valores de conductividad hasta 106 m/s. Se encuentran dentro este grupo las rocas del grupo Yura metamorfoseado y el resto de las rocas ígneas.. 3.6. HISTORIA GEOLÓGICA La secuencia de la formación de roca y deformación estructural que ha ocurrido durante un periodo geológico ayuda a identificar las condiciones geológicas observadas en el área del DR Quebrada Linga. A continuación, un resumen de la historia geológica de la región. (MWH. 2008)  El Gneis Charcani (Precambrico, >540 millones de años), es un Gneis granítico en bandas que presenta diversos grados de metamorfismo y está asociado a la intrusión regional del Batolito Costero que compone gran parte de la cordillera costera del Perú. Este batolito intrusivo está compuesto de rocas plutónicas/intrusivas ígneas metamorfisadas que se formaron como resultado de una configuración tectónica regional, como materiales sedimentarios que se encontraban a lo largo de la margen de subducción en donde fueron arrastrados de manera descendente en la placa subyacente. Estos se fundieron y expandieron, facilitando el movimiento ascendente del magma a lo largo de las debilidades estructurales (como fallas, cortes, fisuras, planos de estratificación y ejes de pliegues) en la placa tectónica emergente.  Por un periodo de tiempo de aproximadamente 330 millones de años, el Batolito Costero (roca plutónica granítica) continuó metamorfoseándose (a un gneis granítico en bandas) y estructuralmente deformado y levantado a lo largo. Página | 25.

(40) de los sistemas regionales de fallas. Partes del Gneis Charcani quedaron expuestas en la superficie del terreno (encima y por debajo del agua) causando una erosión cerca de la superficie y una profunda meteorización del basamento de roca.  Por un periodo de tiempo de aproximadamente 70 millones de años (entre los periodos del Jurásico temprano y Cretácico temprano, 206 a 140 millones de años) las rocas volcánicas y sedimentarias terrestres y subacuosas se acumularon en la superficie paleo-erosional erosionada y profundamente meteorizada del Gneis Charcani. Estas acumulaciones terrestres variaron desde depósitos derivados de ríos y canales (Conglomerado Tinajones), flujos de lava volcánica (tanto por. encima. o. debajo. del. mar,. Volcánicos. Chocolate), y depósitos sedimentarios marinos (Formación Socosani y el Grupo Yura del Jurásico, Jy) que consisten de secuencias intercaladas de lodolitas orgánicas, areniscas lodosas, areniscas, areniscas calcarenitas y caliza dependiendo de las condiciones climáticas, elevación del océano, material de origen y ambiente deposicional.  A lo largo de la región de la zona de subducción sudamericana con tendencia noroeste, el Batolito Costero contiene secciones remanentes (techos colgantes) de unidades de roca sedimentaria y volcánica suprayaciente que se acumularon en la paleo-superficie (No.3). La secuencia de rocas se levantó a lo largo de las fallas regionales causando un extenso plegamiento y fallamiento interno, compresión, dilatación y variaciones en la temperatura, recristalización de la mineralogía de roca, cementación, intrusión de fluidos hidrotermales y precipitación de minerales secundarios (ej.: sílice, calcita, yeso, pirita).  Entre 101 y 78 millones de años (Cretácico), ocurrieron múltiples episodios donde las rocas plutónicas intrusivas ígneas nuevamente migraron de la placa tectónica subductante de manera ascendente a través de la placa crustal emergente compuesta de la sección del Gneis Charcani acumulando rocas volcánicas y sedimentarias. Estos plutones intrusivos son individualmente identificados en la mina de Sociedad Minera Cerro Verde e incluyen rocas ígneas compuestas de granito, cuarzo-monzonita, granodiorita, monzonita, monzodiorita, diorita pertenecientes al Complejo Linga (Ki) Tiabaya (Ktgd) y Granodiorita Yarabamba (Kygd), microgranitos y diversos sills, diques y brechas en forma de diques que han resultado en zonas de intensa alteración hidrotermal. Estos eventos intrusivos, junto con la tectónica regional, han. Página | 26.