Diseño y construcción de la rampa 440, para explorar e incrementar las reservas minables y su posterior extracción en CIA minera MACDESA SAC

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA. FACULTAD DE GEOLOGÍA, GEOFÍSICA Y MINAS. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS. “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA RAMPA 440, PARA EXPLORAR E INCREMENTAR LAS RESERVAS MINABLES Y SU POSTERIOR EXTRACCIÓN EN CIA MINERA MACDESA SAC”. TESIS PRESENTADA POR EL BACHILLER: SERGIO GRIMALDI AQUINO QUISPE PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL: DE INGENIERO DE MINAS. AREQUIPA - PERÚ 2019.

(2) UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGÍA, GEOFÍSICA Y MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS. “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA RAMPA 440, PARA EXPLORAR E INCREMENTAR LAS RESERVAS MINABLES Y SU POSTERIOR EXTRACCIÓN EN CIA MINERA MACDESA SAC”. TESIS PRESENTADA POR EL BACHILLER: SERGIO GRIMALDI AQUINO QUISPE PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL: DE INGENIERO DE MINAS. JURADO: PRESIDENTE:. MSc. MANUEL FIGUEROA GALIANO. VOCAL:. MSc. ROLANDO QUISPE AQUINO. SECRETARIO:. MSc. MARCO VALENZUELA SALAS. ASESOR:. MSc. BRUNO CHAUCAYANQUI QUISA AREQUIPA – PERÚ. 2019.

(3) DEDICATORIA. Dedico mi trabajo a mis padres: Benito y Blanca, a mis abuelos: Benancio y Lucia; por ser ejemplo de respeto,. coraje,. humildad. y. responsabilidad.. Gracias por su esfuerzo y apoyo incondicional en mi formación profesional.. i.

(4) AGRADECIMIENTOS. Mi más grande agradecimiento a mi familia, en especial a mis padres quienes me brindaron su apoyo en las diferentes facetas de mi vida, siempre inculcándome el respeto y la humildad por ser el pilar que me dio fuerzas y motivación para ser mejor cada día. Agradeciendo también; a los ingenieros, Hugo Palomino y Lenin Gómez por sus enseñanzas ante mi neófito conocimiento práctico sobre la minería. Un agradecimiento especial a la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, a la Facultad de Geología, Geofísica y Minas, en especial a los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería de Minas, quienes han puesto todo su esfuerzo científico tanto teórico y práctico para transmitir sus enseñanzas y aprendizaje, en mi formación integral como profesional de la Ingeniería minera extractiva de minerales. Agradezco también a compañía MINERA MACDESA S.A.C. y todos los profesionales que conforman la plana administrativa, por darme la oportunidad y los recursos necesarios para desarrollarme profesionalmente y también a todos los obreros que trabajan en las distintas zonas, en general a todos por su apoyo incondicional.. ii.

(5) RESUMEN En la presente investigación de tesis la explotación del mineral en la CIA Minera MACDESA es por el método convencional de corte y relleno ascendente y el ciclo. de. minado. comprende:. ventilado,. regado,. desatado,. limpieza,. sostenimiento, perforación y voladura. La producción es de 100 TM/día, con una ley promedio de 7g Au /TM, siendo esta una producción baja, debido a que la capacidad de la planta es de 150 TM/día.. Para ser posible el acceso a las reservas minables existentes de la veta Nancy, en la mina Macdesa, se plantea profundizar mediante el desarrollo de la rampa 440, con pendiente negativa 12 %, que servirá de exploración, acceso a los recursos mineralizados y como medio de transporte para la extracción del mineral, aprovechando la infraestructura existente en la mina. De esta manera se mejorarán los indicadores de producción y de productividad, aplicando un sistema combinado entre lo convencional y limpieza mecanizado. En la presente tesis se demuestra técnica y económicamente la viabilidad del proyecto de profundización mediante la construcción de la rampa 440 negativa y se explorará las diferentes estructuras mineralizadas en la caja piso y explotar los recursos minerales existentes debajo de la GL 610 (Nv. 1670) en la veta Nancy.. El procedimiento consistió de la recolección de datos geológicos, geomecánicos para la ejecución del proyecto rampa 440, bajo la modalidad de precios unitarios, el costo por metro de lineal en roca buena tipo II 494,72 US$/ml y en roca regular tipo IIIB 581,30 US$/ml.. La longitud total de rampa 440 es de 893.93 metros con una sección de 4m x 4m y una gradiente de -12 %, cuyo desarrollo es entre el nivel 1693 y 1593. La construcción de la rampa se realizará con 2 perforadoras neumáticas JACK LEG SECO S250 para la perforación y para la limpieza se usará el Scoop EJC 145D de 4 Yd3.. iii.

(6) Se encontró que los resultados finales al explotar en la veta Nancy, son totalmente satisfactorios, como así lo demostraron los indicadores económicos del presente proyecto de profundización: Valor neto actual VAN: US$ 2 060 231,60, la tasa interna de retorno TIR: 166% y el Beneficio/Costo: 2,66. Palabras Clave: Profundización, rampa, costos, indicadores económicos, proyecto.. iv.

(7) ABSTRACT In the present thesis research the exploitation of the mineral in the CIA Minera MACDESA is by the conventional method of ascending cut and fill and the mining cycle includes: ventilated, watered, untied, cleaning, support, drilling and blasting. The production is 100 MT / day, with an average grade of 7g Au / TM, this being a low production, because the capacity of the silver is 150 MT / day.. To be possible access to the existing minable reserves of the Nancy vein, in the Macdesa mine, it is proposed to deepen through the development of the 440 ramp, with a negative slope of 12%, which will serve as exploration, access to mineralized resources and as a means of transport for the extraction of the mineral, taking advantage of the existing infrastructure in the mine. In this way, the production and productivity indicators will be improved, applying a combined system between conventional and mechanized cleaning. This thesis demonstrates the feasibility of the deepening project technically and economically through the construction of the negative 440 ramp and will explore the different mineralized structures in the floor box and exploit the existing mineral resources under GL 610 (Nv. 1670) in the vein Nancy.. The procedure consisted of the collection of geological, geomechanical data for the execution of the 440 ramp project, under the unit price modality, the cost per meter of linear in good rock type II 494.72 US $ / ml and in regular rock type IIIB US $ 581.30 / ml.. The total length of ramp 440 is 893.93 meters with a section of 4m x 4m and a gradient of -12%, whose development is between the level 1693 and 1593. The construction of the ramp will be carried out with 2 JACK LEG SECO 250 pneumatic drills for drilling and for cleaning the Scoop EJC 145D of 4 Yd3 will be used. It was found that the final results when exploding in the Nancy vein, are totally satisfactory, as demonstrated by the economic indicators of this deepening project:. v.

(8) Current net value NPV: US $ 2 060 231.60, the internal rate of return IRR: 166% and the Profit / Cost: 2.66. Keywords: Deepening, ramp, costs, economic indicators, project.. vi.

(9) INDICE DEDICATORIA AGRADECIMIENTOS RESUMEN ABSTRACT. CAPITULO I INTRODUCCIÓN. TÍTULO Y UBICACIÓN ....................................................................... 1 1.1.1 Título .......................................................................................... 1 1.1.2 Ubicación ................................................................................... 1 Accesibilidad........................................................................................ 4 JUSTIFICACIÓN ................................................................................. 4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ..................................................... 5 1.4.1 Definición del problema ............................................................. 5 1.4.2 Formulación del problema ......................................................... 5 ALCANCES Y LIMITACIONES............................................................ 5 1.5.1 ALCANCES ............................................................................... 5 1.5.2 LIMITACIONES ......................................................................... 6 VARIABLES E INDICADORES ........................................................... 6 1.6.1 Variables dependientes ............................................................. 6 1.6.2 Variables dependientes ............................................................. 6 1.6.3 Indicadores ................................................................................ 6 OBJETIVOS ........................................................................................ 6 1.7.1 Objetivo general ......................................................................... 6 1.7.2 Objetivos específicos ................................................................. 7 HIPÓTESIS ......................................................................................... 7. vii.

(10) CAPITULO II MARCO TEORICO. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ....................................... 8 MARCO CONCEPTUAL ...................................................................... 9 2.2.1 DESCRIPCIÓN DE RAMPA ...................................................... 9 2.2.2 Características de las rampas ................................................... 9 2.2.3 Trabajo de campo .................................................................... 13 Tipos de rampas ................................................................................ 14 2.3.1 Forma de “Y” ............................................................................ 15 2.3.2 Forma de espiral ...................................................................... 15 2.3.3 Forma de zig – zag .................................................................. 16 2.3.4 Otros tipos de Rampa .............................................................. 16 Ventajas y desventajas ...................................................................... 17 Sostenimiento .................................................................................... 17 2.5.1 Tipos de sostenimiento ............................................................ 18 2.5.1.1 Sostenimiento Activo .............................................................. 18 2.5.1.2 Sostenimiento Pasivo ............................................................. 18 2.5.2 Consideraciones de diseño de un buen sostenimiento ............ 18 Sostenimiento utilizado ...................................................................... 19 2.6.1 Shotcrete ................................................................................. 19 2.6.1.1 Componentes del shotcrete y sus propiedades ..................... 20 2.6.1.2 Dosificación ............................................................................ 21 2.6.2 Pernos en roca ........................................................................ 22 2.6.3 Tipos de pernos ....................................................................... 22 2.6.3.1 Split Set .................................................................................. 22 2.6.3.2 Control de calidad después de la instalación ......................... 23 2.6.3.3 Barra Helicoidal ...................................................................... 24 2.6.4 Malla electro-soldadas ............................................................. 25 2.6.5 Cimbra ..................................................................................... 26 CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO............ 27 2.7.1 Clasificación de Bienawski ....................................................... 28 2.7.2 Escala de valores .................................................................... 34. viii.

(11) CAPITULO III MATERIAL DE ESTUDIO. CLIMA Y VEGETACIÓN .................................................................... 37 3.1.1 CLIMA ...................................................................................... 37 3.1.2 BIOLOGIA................................................................................ 37 3.1.3 TOPOGRAFIA ......................................................................... 38 RECURSOS RENOVABLES Y NO RENOVABLES: HIDROLOGIA E HIDROGEOLOGIA ....................................................................................... 39 3.2.1 ENERGÌA ELÉCTRICA, FUENTE Y CONSUMO EN KW-h .... 39 3.2.2 MANO DE OBRA ..................................................................... 39 3.2.3 HISTORIA ................................................................................ 40 GEOLOGIA REGIONAL .................................................................... 41 3.3.1 Generalidades ......................................................................... 41 3.3.2 Estratigrafía ............................................................................. 43 3.3.3 Rocas Intrusivas ...................................................................... 43 3.3.4 Roca Plutónica ......................................................................... 44 3.3.5 Roca Hipabisal ......................................................................... 45 GEOLOGIA LOCAL ........................................................................... 47 GEOLOGIA ESTRUCTURAL ............................................................ 48 3.5.1 Generalidades ......................................................................... 48 3.5.2 Sistema de fallas y vetas ......................................................... 48 GEOLOGIA ESTRUCTURAL ............................................................ 50 3.6.1 Fallamiento .............................................................................. 51 3.6.2 Diagrama de Rosas ................................................................. 52 TIPO DE YACIMIENTO ..................................................................... 53 MINERALES ...................................................................................... 53 3.8.1 MINERALES DE MENA ........................................................... 54 3.8.2 MINERALES DE GANGA ........................................................ 54 GEOLOGIA ECONOMICA ................................................................ 54 3.9.1 Generalidades ......................................................................... 54 RESERVAS GEÓLOGICAS O MINABLES ....................................... 55 ESTRUCTURAS MINERALIZADAS .................................................. 56 3.11.1 VETA CUATRO HORAS........................................................ 56 ix.

(12) 3.11.2 VETA SANTA ROSA ............................................................. 57 EXPLOTACION MINERA .................................................................. 57 MÉTODO DE EXPLOTACIÓN DE MACDESA .................................. 58 3.13.1 CORTE Y RELLENO ASCENDENTE CONVENCIONAL ...... 58 3.13.2 VENTAJAS DE ESTE MÉTODO ........................................... 58 3.13.3 DESVENTAJAS DEL MÉTODO ............................................ 59 VENTILACION................................................................................... 59 SOSTENIMIENTO ............................................................................. 60 3.15.1 SOSTENIMIENTO PASIVO ................................................... 61 3.15.1.1 SOSTENIMIENTO CON CIMBRA ........................................ 61 SOSTENIMIENTO ACTIVO............................................................... 62 3.16.1 SPLIT SET ............................................................................. 62 3.16.2 PUNTALES ............................................................................ 63 RELLENO DE CAJAS CON DESMONTE ......................................... 65 PERFORACION ................................................................................ 65 3.18.1 BROCAS Y BARRENOS ....................................................... 66 3.18.2. PROBLEMAS. COMUNES. QUE. INFLUYEN. EN. LA. PERFORACION ....................................................................................... 66. CAPITULO IV METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION. MODALIDAD BÁSICA DE LA INVESTIGACIÓN ............................... 68 TIPO DE INVESTIGACIÓN ............................................................... 69 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN .......................................................... 69 POBLACIÓN Y MUESTRA ................................................................ 70 4.4.1 La población ............................................................................ 70 4.4.2 Muestra .................................................................................... 70 CRITERIOS DE INCLUSIÓN Y EXCLUSIÓN.................................... 70 4.5.1 Criterios de inclusión ............................................................... 70 4.5.2 Criterios de exclusión .............................................................. 70 MÉTODOS, MATERIALES Y TÉCNICAS E INSTRUMENTOS PARA LA RECOLECCIÓN, PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS ............ 71 4.6.1 Observación directa ................................................................. 71 x.

(13) 4.6.2 Análisis descriptivo .................................................................. 71 4.6.2.1 Trabajo de campo .................................................................. 71 4.6.2.2 Trabajo de gabinete ............................................................... 71. CAPITULO V DESARROLLO DEL TEMA DE TESIS. DESCRIPCION DE LA RAMPA NEGATIVA 440 ESPERANZA ........ 72 Calidad de la masa rocosa ................................................................ 73 5.2.1 Estimación del sostenimiento .................................................. 73 5.2.2 Rampa 440, de gradiente -12% ............................................... 76 5.2.3 Cámaras de carguío ................................................................ 79 5.2.4 Refugios................................................................................... 79 5.2.5 Crucero .................................................................................... 79 5.2.6 Chimeneas de relleno .............................................................. 80 PLANEAMIENTO DE MINADO ......................................................... 81 5.3.1 Características veta Nancy ...................................................... 81 5.3.2 Perforación .............................................................................. 83 5.3.2.1 Malla de perforación ............................................................... 84 Diseño de mallas de perforación ....................................................... 89 METODOLOGÍA DE PROFUNDIZACIÓN DE LA RAMPA 440 ......... 93 5.5.1 Ciclo de minado de la rampa 440 ............................................ 93 5.5.1.1 Ventilación.............................................................................. 93 5.5.1.2 Regado .................................................................................. 94 5.5.1.3 Desatado ................................................................................ 94 5.5.1.4 Sostenimiento en rampa 440 ................................................. 94 5.5.1.5 Limpieza ................................................................................. 95 5.5.1.6 Limpieza del material roto al volquete .................................... 97 COSTOS DEL PROYECTO .............................................................. 99 5.6.1 Costos de equipos auxiliares ................................................... 99 5.6.2 Costo de producción .............................................................. 100 5.6.2.1 Costo total de producción .................................................... 100 5.6.2.2 Costos de desarrollo ............................................................ 102 5.6.2.3 Costo de obras civiles .......................................................... 103 xi.

(14) 5.6.3 Ley de corte ........................................................................... 106. CAPÍTULO VI ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS. EVALUACIÓN ECONÓMICA .......................................................... 107 6.1.1 COTIZACIÓN DEL ORO 2019 .............................................. 108 6.1.2 Sobre el precio de oro en 2019 .............................................. 108 RESERVAS MINERALES ENTRE LOS NIVELES 01 Y 02 ............. 109 6.2.1 Reservas para explotar en el año 2020 ................................. 109 6.2.2 Valorización de la explotación entre los niveles ..................... 109 6.2.3 Valorización del tonelaje producido de oro ............................ 110 FLUJO DE FONDOS ECONÓMICOS ............................................. 112 6.3.1 Ingresos por venta de minerales versus costos del proyecto 112 6.3.2 Rentabilidad del proyecto ...................................................... 113 6.3.2.1 Índice beneficio costo ........................................................... 113 6.3.3 Periodo de recuperación de la inversión ................................ 113 RESULTADOS DE LA PROFUNDIZACIÓN LA RAMPA 440 .......... 114. xii.

(15) ÍNDICE DE TABLAS. Tabla 1 Distancia y tiempo Arequipa - MACDESA ............................................ 4 Tabla 2: Formulación del problema, causas y efecto ......................................... 5 Tabla 3: Resistencia de Shotcrete en función de tiempo. ................................ 22 Tabla 4 Características de perno helicoidal ..................................................... 24 Tabla 5: Tipos de cimbras utilizados en Macdesa ........................................... 27 Tabla 6: Resistencia a la compresión .............................................................. 29 Tabla 7: Valoración resistencia a la compresión .............................................. 30 Tabla 8: Calidad de la roca de acuerdo con el RQD ........................................ 30 Tabla 9: Espaciamiento/Valoración ................................................................. 31 Tabla 10: Agua subterránea/Valoración........................................................... 31 Tabla 11: Orientación de las discontinuidades ................................................ 33 Tabla 12: Orientación de las Discontinuidades/Valorización ........................... 34 Tabla 13: Clasificación RMR ............................................................................ 35 Tabla 14: Factor de ajuste por orientación de lasa discontinuidades .............. 36 Tabla 15: Clasificación de rocas según el total de valuación ........................... 36 Tabla 16: Significado de la clasificación del macizo rocoso............................. 36 Tabla 17: Contenido de feldespatos ................................................................ 45 Tabla 18: RUMBOS PROMEDIOS DE VETAS, FALLAS Y DIQUES .............. 52 Tabla 19 Tabla de cubicación leyes y tonelaje. ............................................... 73 Tabla 20 Tabla geomecánica........................................................................... 73 Tabla 21: Características del macizo rocoso ................................................... 75 Tabla 22: Los datos de campo usados para el diseño de malla de perforación y voladura. .......................................................................................................... 85 Tabla 23: Factor de carga para diferentes tipos de roca. ................................ 86 Tabla 24: Selección de retardos de voladura................................................... 88 Tabla 25: Accesorios de voladura. ................................................................... 88 Tabla 26: Calculo del burden de ayuda. .......................................................... 89 Tabla 27 Calculo del burden de producción..................................................... 90 Tabla 28: Calculo del burden de arrastre. ........................................................ 91 Tabla 29: Calculo del burden de la corona. ..................................................... 92 Tabla 30: Distribución de carga explosiva. ...................................................... 91 Tabla 31: Datos básicos scoop ........................................................................ 97 xiii.

(16) Tabla 32: Costos de equipos auxiliares y accesorios .................................... 100 Tabla 33: Costo total de producción .............................................................. 101 Tabla 34: Costos de desarrollo ...................................................................... 102 Tabla 35: Costos sostenimiento rampa 440................................................... 103 Tabla 36: Costo herramientas rampa 440...................................................... 104 Tabla 37: Costos unitarios por metro rampa 440 ........................................... 105 Tabla 38: Costo total rampa 440. ................................................................... 105 Tabla 39: Precio del oro del 2019 (enero-agosto).......................................... 108 Tabla 40: Resumen de reservas probadas en nivel 1670 y nivel 1590 .......... 110 Tabla 41: Programación de minado para el año 2020 ................................... 111 Tabla 42: Liquidación por venta del tonelaje producido de oro a la planta MACDESA. .................................................................................................... 111 Tabla 43: Flujo de caja rampa 440. ............................................................... 112 Tabla 44: Índice beneficio costo .................................................................... 113 Tabla 45 Periodo de recuperación de la inversión ......................................... 114. xiv.

(17) INDICE DE FIGURAS. Figura Nº 1 : Distancia del punto topográfico al tope ....................................... 13 Figura Nº 2: Taladro guía ................................................................................. 14 Figura Nº 3: Profundidad de taladro................................................................. 14 Figura Nº 4: Rampa Zigzag ............................................................................. 17 Figura Nº 5 : Split Set anclado por fricción. ..................................................... 23 Figura Nº 6: Perno helicoidal ........................................................................... 25 Figura Nº 7: Sección estándar rampa 440 ....................................................... 80 Figura Nº 8: Diseño de malla de perforación rampa 440. ................................ 92 Figura Nº 9 Dimensiones del Scoop EJC 145D ............................................... 96 Figura Nº 10: Radio de curvatura Scoop 145D ................................................ 96 Figura Nº 11: Curva de productividad Scoop ................................................... 97 Figura Nº 12: Limpieza y acarreo de la primera parte de la rampa 440 ........... 98. xv.

(18) INDICE DE PLANOS. Plano 1: Ubicación de CIA MACDESA .............................................................. 3 Plano 2: Geología Regional MACDESA .......................................................... 42 Plano 3: Geología Local MACDESA ................................................................ 47 Plano 4: Geología estructural .......................................................................... 50 Plano 5: Proyecto de la rampa 440 .................................................................. 78 Plano 6: Leyes de los tajos de la CIA MACDESA………………………………..81. INDICE DE FOTOS. Foto 1: Sostenimiento con Malla Electrosoldada. ............................................ 26 Foto 2: Cimbras metálicas ............................................................................... 27 Foto 3: Ventilación en la RP 440 ..................................................................... 60 Foto 4: Sostenimiento con cimbras .................................................................. 61 Foto 5 SPLIT SET ............................................................................................ 63 Foto 6: Puntales de madera – Gl 242 .............................................................. 64 Foto 7: Barrenos 6´ y brocas 38mm ................................................................ 66 Foto 8: Carguío de Volquete ............................................................................ 99. xvi.

(19) CAPITULO I 1. INTRODUCCIÓN TÍTULO Y UBICACIÓN 1.1.1 Título “DISEÑO Y CONSTRUCCION DE LA RAMPA 440, PARA EXPLORAR E INCREMENTAR LAS RESERVAS MINABLES Y SU POSTERIOR EXTRACCION EN CIA MINERA MACDESA SAC” 1.1.2 Ubicación El yacimiento minero Cuatro Horas se encuentra en el distrito de Chaparra, provincia de Caravelí, departamento de Arequipa a una distancia de 280 Km. en línea recta desde la ciudad de Arequipa, y en dirección NW, su altitud media es de 1 930 m.s.n.m. alcanzando una altitud máxima de 3 200 m.s.n.m. en los cerros estrella. La zona de estudio corresponde a la zona catastral 18-S, hoja 32-O, Banda L. Coordenadas geográficas:. 1.

(20) . 15° 42’00” latitud Sur del Meridiano de Greenwich.. . 73° 53’30” longitud Oeste del Meridiano de Greenwich.. Coordenadas UTM . Este: 618 909,300. . Norte: 8 264 132,90. Presenta las siguientes coordenadas UTM: Coordenadas UTM . E - 618 909. . N - 8 264 132. 2.

(21) Fuente: Departamento de geología de la Mina MACDESA.. Plano 1: Ubicación de CIA MACDESA. 3.

(22) Accesibilidad El prospecto es accesible desde la ciudad de Arequipa por la carretera panamericana hasta el Kilómetro 623 antes de llegar a Chala, empleando un tiempo de 8 horas aproximadamente, luego desde el Km. 623 al pueblo de Chaparra se hace mediante una carretera afirmada de 45 Km, empleando un tiempo de 1,5 horas, finalmente el último tramo de Chaparra al campamento mediante trocha carrozable de 4 Km. empleando un tiempo de 15 minutos.. Tabla 1 Distancia y tiempo Arequipa - MACDESA . Trayecto. . Arequipa. . (De - A). –. Chala. . Km 623 – pueblo Chaparra. . Pueblo. Chaparra. Unidad Minera . TOTAL. . terrestre. (Panamericana Sur km 623). de. Vía. –. Distancia. . (km). Tiempo (Horas). . Asfaltado. . 623. . 8. . Asfaltado. . 45. . 1.5. . Asfaltado. . 4. . 0.25. . -. . 672. . 9.75. Fuente: Departamento de geología de Mina MACDESA. JUSTIFICACIÓN La rampa Negativa (-) 440 es una construcción dimensionada para el ingreso de volquetes de 25 tm.; por esta razón su diseño contempla la sección de 4.0 m x 4.0 m. El objetivo es llegar 70 m. debajo del inclinado construido anteriormente y donde se encuentra cubicado, estamos indicando solo el mineral en Veta Nancy; si sumamos las exploraciones en Veta Milagrosa y Veta Santa Rosa que podemos cubicar a partir de la rampa como punto de exploración con. 4.

(23) lo cual se logrará incrementar las reservas minables las mismas que darán ingresos y beneficio en nuestra operación en CIA Minera Macdesa SAC. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.4.1 Definición del problema La CIA Minera Macdesa tiene reservas limitadas, su producción es baja y tiene poca exploración en niveles inferiores; al no desarrollar un método de extracción, por lo que: ¿Será viable el proyecto de la rampa 440 mediante los parámetros establecidos por la CIA minera Macdesa y así explotar los recursos minerales? 1.4.2 Formulación del problema Tabla 2: Formulación del problema, causas y efecto PROBLEMA. CAUSAS. EFECTO. Agotamiento de las . Falta de exploraciones de . Incumplimiento. reservas minables.. nuevas. de. los. programas. de. estructuras. mineralizadas. . Falta. la preparación. desarrollo. de. y. nuevas . zonas de producción.. producción. Desarrollo mina.. Fuente: Elaboración propia. ALCANCES Y LIMITACIONES 1.5.1 ALCANCES  La investigación tiene alcance en el área de operaciones mina en compañía minera MACDESA.. 5. de.

(24) 1.5.2 LIMITACIONES . La investigación sólo abarca el rubro de la minería subterránea convencional.. VARIABLES E INDICADORES 1.6.1 Variables dependientes . Macizo rocoso. . Precio de los metales. . Reservas de mineral. . Aspectos geomecánicos. 1.6.2 Variables dependientes . Sección de la rampa. . Gradiente de la rampa. . Geometría del diseño de mallas para la voladura. 1.6.3 Indicadores . Tasa interna de retorno (TIR). . Valor actual neto (VAN). OBJETIVOS 1.7.1 Objetivo general Diseñar y construir la rampa 440, para explorar e incrementar las reservas minables y su posterior extracción en CIA minera Macdesa SAC.. 6.

(25) 1.7.2 Objetivos específicos . Desarrollar el proceso de construcción de la rampa 440 para dar acceso a las reservas existentes y su posterior extracción.. . Explorar mediante la construcción de la rampa 440, las distintas estructuras mineralizadas ubicadas generalmente en la caja piso.. . Evaluar las características geomecánicas del macizo rocoso para la ejecución de la rampa 440. .. HIPÓTESIS Con la construcción de la rampa 440 negativa se logrará explorar e incrementar las reservas minables, para su posterior explotación.. 7.

(26) CAPITULO II 2. MARCO TEORICO ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Se ha podido determinar que existen trabajos respecto a la construcción de rampas a gran escala con secciones amplias tales como el proyecto “Minería sin rieles aplicado en la Unidad Minera Arcata” (2012) donde tiene como fin lograr una mayor productividad en la extracción de los minerales de plata y oro, comparado con la explotación convencional de corte relleno ascendente; el proyecto “Integración de niveles 8 al 10 para la profundización del cuerpo Esperanza mediante la construcción de la rampa 686 en mina Casapalca” (2011) donde se plantea profundizar la mina mediante el desarrollo de la rampa negativa 686, con pendiente negativa 13 %, que servirá de acceso a estos recursos y como medio de transporte para la extracción del mineral, aprovechando al máximo la infraestructura existente en la mina; asi mismo el “Estudio de optimización de costos de. 8.

(27) operación de una flota de Scooptrams en una mina subterránea” (2009) que tiene como fin proporcionar una herramienta de orientación para optimizar el costo de operación de la flota de equipos Trackless, considerando los costos de operación, mantenimiento, repotenciación y reemplazo. Cuando se inició el estudio del presente proyecto de realizar una rampa negativa en zigzag con un método convencional con visión a un sistema mecanizado, se tuvo mucho interés pues no se ha encontrado trabajos o proyectos con tal información de la zona, la mina Macdesa es una mina calificada como pequeño productor minero y con un método de explotación de corte y relleno ascendente. La producción minera resulta más cara mientras más se profundiza pues se ha determinado que las leyes varían y se incrementan clavos de mineral a más profundidad, es por tal motivo que se proyecta una rampa y así asegurar la continuidad de la unidad minera Cuatro Horas. MARCO CONCEPTUAL 2.2.1 DESCRIPCIÓN DE RAMPA Las rampas consisten en labores inclinadas con una gradiente tal que permitan la intercomunicación entre labores con diferente cota incluso con la superficie, con una amplia sección, de manera que facilite el desplazamiento de maquinaria, equipos, personal y materiales que necesiten actuar dentro de la mina; convirtiéndose así en la principal labor auxiliar dentro de la explotación. Dependiendo de la ubicación de cada una de las rampas, de acuerdo a las actividades a desarrollarse en las mismas y los equipos que pueden actuar, será su diseño y construcción. 2.2.2 Características de las rampas Las rampas deben cumplir con una serie de características físicas o condiciones funcionales, de acuerdo a su labor propia para permitir la. 9.

(28) completa libertad de accionamiento a través de ellas y la mayor eficiencia, entre estas características se tiene: a) Sección La sección del frente debe satisfacer las necesidades según sean las actividades a desarrollarse en mina, condicionada con las especificaciones técnicas de los equipos que las utilizarán. Así pues, en el caso de una labor de acceso principal se contará con un diseño de amplias dimensiones tal que sea posible transitar con vehículos de transporte, equipos de trabajo, etc. b) Gradiente Se define como gradiente de operación a la máxima pendiente que pueden tener las rampas para que la maquinaria opere en ellas con la mejor eficiencia. Obviamente todo equipo da sus mayores rendimientos en superficies horizontales, pero para los casos de rampas, los estudios hechos muestran que las minas en operación adoptan como gradiente optima 10%, pudiéndose aumentar hasta el 12% sin repercusiones extremas y condicionados a las exigencias de las labores; así como lo indica el DS 024-2016 que las gradientes de las rampas no sean mayores al doce por ciento (12%). c) Superficie de rodamiento La calidad del piso de las rampas es fundamental para las operaciones, pues de su consistencia, uniformidad y mantenimiento depende mucho la buena marcha de las mismas. En lo posible se debe tratar de mantener una superficie homogénea, y si las condiciones lo permiten, una estructura definitiva por ejemplo concreto, para evitar serios problemas como desgaste excesivo y no uniforme. en. las. llantas,. constante. patinamiento,. presiones. incorrectas, deslizamientos, etc. Estas superficies deben estar en constante supervisión para que no se presenten acumulaciones de material, y que el declive sea. 10.

(29) adecuado para que el agua presente siempre vaya a las cunetas o canales de recolección. d) Drenaje El control del agua dentro de las rampas es de mucha importancia puesto que así se logra un mejor mantenimiento y una superficie más segura. Una cuneta lateral será necesariamente para conducir el agua presente en la rampa misma, junto con los accesos directos, y sus dimensiones aumentaran con la mayor presencia de líquidos. Los canales transversales a distancias regulares serán puestos de acuerdo a las condiciones de humedad siendo por lo general cada 15 – 20 metros, los que con el declive superficial impedirán la posición del agua sobre el piso mismo. e) Radio de curvatura Lo recomendable es que las rampas deban ser lo más recta posible, o que las curvas deban tener un radio de curvatura grande. Estos radios se eligen en razón a los equipos a emplearse. Se tienen dos tipos de curvatura que nos especifican en los catálogos: -Radio de curvatura interno (RI) -Radio de curvatura externo (RE) Lo más usual es tener en cuenta el radio de curvatura interna, que es el más cómodo u óptimo a fin de evitar choques accidentales, u otros problemas que interrumpen el normal tránsito, y así ser lo suficientemente amplio para que circulen los equipos sin ningún problema. Para elegir el radio de curvatura óptimo en una mina, se tomará el radio interno del equipo más grande en longitud, que se empleará. Para los cálculos se tomará el radio de curvatura promedio que se obtiene por la siguiente fórmula:. 11.

(30) 𝑅𝑝 = Dónde:. 𝑅𝐼 + 𝑅𝐸 2. RE:. Radio externo. RI:. Radio interno. Rp:. Radio promedio. f) Longitud total de la rampa Es el metraje total de desarrollo que se realiza desde un nivel superior a un nivel inferior. Es decir, es la longitud total de acceso que se desarrolla de dicha rampa. Es muy importante determinar esta longitud para realizar el programa de desarrollo y determinar el costo de inversión. g) Peralte El peralte tiene por finalidad evitar la volcadura de los vehículos, ya que permite equilibrar la acción de la fuerza centrífuga ocasionado por el paso del equipo por una curva. Para el cálculo del peralte han de intervenir las fuerzas centrífugas y gravitacionales; en este sentido se usarán las siguientes fórmulas: 𝑉 2𝑥 𝑎 ℎ= 𝑅𝑥𝑔 Dónde:. h:. Peralte en m. V:. Velocidad m/s. R:. Radio de curvatura promedio en metro. g:. Aceleración de la gravedad m/s2. a:. Ancho de la labor en m. h) Declive El declive que tendrá que conservar durante el desarrollo de la rampa, con el fin de ayudar al drenaje del agua, oscila entre 0 % a 5 %. 12.

(31) máximo (entre 0 a 17,50 cm); este valor será mantenido en toda la longitud de la rampa hasta el término de su construcción. Este parámetro es muy poco usado o casi nada, solamente cuando hay presencia de agua y se elimina cuando la rampa tiene un piso de 0%, inclusive en las curvas cuando es 0%, se elimina el peralte. 2.2.3 Trabajo de campo Se deberá realizar el siguiente procedimiento: a) Medir la distancia del punto topográfico al tope marcado como se muestra en la figura 1.. Fuente: Tesis universitaria, Escobar V.. Figura Nº 1 : Distancia del punto topográfico al tope b) Una vez que la perforadora está posicionada en dirección de la secante se perforará el taladro de guía teniendo en cuenta la gradiente de la curva, ver figura 2.. 13.

(32) Fuente: Tesis universitaria, Escobar V.. Figura Nº 2: Taladro guía c) La profundidad de perforación del taladro será mayor en el área del radio exterior e irá disminuyendo la profundidad según se acerca hacia el radio interior, ver figura 3.. Fuente: Tesis universitaria, Escobar V.. Figura Nº 3: Profundidad de taladro Tipos de rampas Las rampas pueden ser construidas en tres tipos: En forma de "Y", en "Zig-Zag" y en “Espiral”.. 14.

(33) 2.3.1 Forma de “Y” Estas rampas son muy poco usadas y casi nada en el Perú, generalmente es aplicable dentro de pequeñas vetas o cuerpos de mineral. Consiste en hacer una rampa superior para acceso de materiales y otros servicios, en especial relleno; y otra rampa inferior donde se espera la descarga del mineral extraído de los tajeos. Estas rampas son de rápido desarrollo y poca preparación. 2.3.2 Forma de espiral Es el primer sistema de rampa que se empleó en el nuestro país, es un sistema que une 2 niveles, se realiza dentro del yacimiento, en este circula todo el equipo motorizado, sirve como medio de transporte y llevar la secuencia de minado. En los extremos de esta rampa se hacen ventanas, para las operaciones de minado. La gradiente para estas rampas deben ser entre 7% a 12% y no mayor porque sería esforzar mayor a los equipos, puesto que no podrían restituir fuerza al equipo por mantenerse la misma pendiente en toda la longitud de la rampa, de nivel a nivel. Una rampa en espiral puede dar malos resultados por:  Poca visibilidad del conductor.  Poca seguridad del personal y equipo.  Aumento del desgaste de los equipos. Por estas razones tiene poca aplicación. Otra desventaja de estas rampas es su diseño y también los equipos dan problemas de dirección (desgaste). La experiencia demuestra que una rampa en espiral puede emplearse de manera óptima solo hasta una diferencia de cota de 30 m entre los puntos extremos de la rampa.. 15.

(34) 2.3.3 Forma de zig – zag Actualmente la mayoría de las empresas mineras que están empleando el sistema de minería Trackless, construyen las rampas en forma de zig-zag, que tiene las siguientes características: a) El desarrollo por lo general empieza de la superficie a un costado de la zona mineralizada y la longitud de la rampa va a depender de la longitud de la veta. b) La rampa entra con una pendiente en promedio de 10% y llega a disminuir dicha pendiente en las curvas. c) Se construye en material estéril o rocas duras y competentes. d) La experiencia confirma realizar en lo posible paralela a la dirección de la veta o cuerpo, es decir en una de las cajas, de preferencia en la caja piso. e) Las secciones está en función a varios factores ya indicados anteriormente en el diseño. A las zonas mineralizadas se va a entrar por los cruceros o ventanas desde estas rampas. 2.3.4 Otros tipos de Rampa Rampas en “8”, tal como se muestra en la Figura Nº 04.. 16.

(35) Fuente: Tesis universitaria, Escobar V.. Figura Nº 4: Rampa en 8 Ventajas y desventajas a) Ventajas . Facilita el desplazamiento de maquinaria, equipos, personales y materiales. . Mayor seguridad en el transporte de personal.. . Podemos incrementar el tonelaje a extraer.. b) Desventajas . El tiempo de ejecución es mayor comparado con el de un pique para la profundización.. . El costo de ejecución es mayor comparado con el de un pique para la profundización.. Sostenimiento Al Sostenimiento, se le define como los procedimientos en colocar algún elemento estructural que se utilizarán para mejorar la estabilidad y mantener la capacidad portante de la roca circundante a la excavación, con el objeto. 17.

(36) de movilizar y conservar la resistencia de la masa rocosa para que llegue autosoportante, pudiendo ser temporal ó permanente. Además, contribuye a: . Mejorar las condiciones de estabilidad de las excavaciones.. . Minimizar o disminuir la aplicación del sostenimiento.. . Evitar o minimizar el deterioro del sostenimiento.. 2.5.1 Tipos de sostenimiento Los tipos que existen en la mayoría de minas subterráneas son las siguientes: 2.5.1.1 Sostenimiento Activo Es aquel tipo de sostenimiento que actúa en el mismo instante de haberse colocado el sostenimiento. . Pernos con resina y/o cemento.. . Split Set. . Pernos de anclaje. . Shotcrete. . Sistemas combinados. 2.5.1.2 Sostenimiento Pasivo Es aquel que trabaja a medida que el terreno actúa sobre el sostenimiento colocado. . Cuadros de madera.. . Cimbras.. . Gatas de fricción.. . Sistemas combinados.. 2.5.2 Consideraciones de diseño de un buen sostenimiento  Tomar en cuenta las dimensiones de las labores y las zonas de influencia alrededor de estas excavaciones.. 18.

(37)  Control de la estabilidad, que es una función del comportamiento geomecanico y económico de los tajeos individuales y globalmente.  Establecer los adecuados esquemas y secuencias de avance para producir la mínima perturbación de la masa rocosa.  Establecer las zonas de influencia de los tajeos.  La vida de las labores puede imponer condiciones severas y/o leves.  Tomar en cuenta las perturbaciones del minado en las labores adyacentes.  Analizar la información geología estructural de la zona. Todas las rocas sin excepción poseen, en mayor o menor grado, defectos mecánicos que no están en relación con sus propiedades inherentes. El control de los esfuerzos que se generan alrededor de una excavación subterránea, requiere que en el menor tiempo posible se restituyan las condiciones de equilibrio originales. La forma como se sostenga o refuerce una excavación y la calidad de los materiales que se utilizan para tal fin, deben orientarse a parar el proceso de relajamiento o aflojamiento del macizo rocoso. Sostenimiento utilizado Todo tipo de macizo rocoso se encuentra en equilibrio, pero cuando se realiza una labor subterránea se altera este equilibrio, por lo que el macizo rocoso va a tender a encontrar de nuevo el equilibrio presentando un relajamiento estructural en toda la superficie de la excavación, para evitar este proceso de deformabilidad de la roca es que se recurre al sostenimiento artificial y así evitar la convergencia de las excavaciones. Los tipos de sostenimiento que se utilizan son: 2.6.1 Shotcrete Concreto lanzado (Shotcrete) es el nombre genérico del concreto cuyos materiales componentes son: cemento, agregados, agua, aditivos y elementos de refuerzo, los cuales son aplicados. 19.

(38) neumáticamente y compactados dinámicamente a alta velocidad sobre una superficie. La tecnología del Shotcrete comprende los procesos de mezcla seca y de mezcla húmeda. En el proceso de mezcla seca, los componentes del Shotcrete seco o ligeramente pre-humedecidos, son alimentados a una tolva con agitación continua. El aire comprimido es introducido a través de un tambor giratorio o caja de alimentación para transportar los materiales en un flujo continuo hacia la manguera de suministro. El agua es adicionada a la mezcla en la boquilla. En el proceso de mezcla húmeda, los componentes del Shotcrete y el agua son mezclados antes de la entrega a una unidad de bombeo de desplazamiento positivo, la cual luego suministra la mezcla hidráulicamente hacia la boquilla, donde es añadido el aire para proyectar el material sobre la superficie rocosa. Adecuadamente aplicado, el Shotcrete es un material de construcción estructuralmente sólido y durable, con buenas características de adhesión con la roca y alta resistencia. Estas propiedades favorables se consiguen con buenas especificaciones y materiales, preparación adecuada de la superficie, buenas prácticas de mezclado, aplicación del Shotcrete y supervisión. 2.6.1.1 Componentes del shotcrete y sus propiedades El cemento que se utiliza normalmente es el Portland Estándar Tipo I. Cómo regla práctica, los agregados más grandes no deberían ser más de 16 mm. La experiencia ha mostrado que con agregados de más de 16 mm se incrementa drásticamente el rebote, aproximadamente el 60-70 % de los Agregados sobre 8 mm están contenidos en el rebote. Por otro lado, debe haber suficiente cantidad de finos, menores de 0.2 mm, para formar una capa inicial sobre la superficie de la roca. El agua de la mezcla debe ser limpia y libre de sustancias que puedan dañar al concreto o al acero. Se recomienda agua potable, en caso contrario el agua debe ser ensayada, de tal manera de asegurar que. 20.

(39) la resistencia de los cubos de mortero sea como mínimo el 90% de la resistencia de cubos de mortero hechos con agua destilada. El agua de curado deberá estar libre de sustancias que puedan dañar el concreto. Se usan aditivos para mejorar las propiedades del Shotcrete, éstos pueden ser: los acelerantes de fragua, que no deberán ser usados en más del 2% en peso del cemento; los reductores de agua; y los retardantes. Recientemente se ha introducido la microsílica como un añadido cementante, ésta es una puzolana extremadamente fina que utilizada en cantidades del 8 al 13 % por peso del cemento, permite duplicar y hasta triplicar la resistencia del Shotcrete, además reduce el rebote, mejora la adhesión a la superficie de la roca y permite colocar capas de hasta 200 mm de espesor en un paso simple, por su calidad “pegajosa”. Como elementos de refuerzo, se tienen principalmente las fibras de acero, la malla electro soldada firmemente adosada a la superficie de la roca (la malla eslabonada no es ideal para la aplicación del Shotcrete, debido a la dificultad del Shotcrete para penetrar la malla) y las varillas de fierro o acero corrugadas libres de aceites, grasas, polvo u otros materiales que puedan afectar la adhesión del Shotcrete. 2.6.1.2 Dosificación El concreto lanzado a utilizar será por vía seca, el diseño o dosificación de la mezcla recomendada será:. Relación agua cemento. 0.50. Cemento (9 bolsas). 382.5 kg/m3. Agregados. 1800 kg/m3. Fibra metálica. 30 kg/m3. Aditivo. 25 litros /m3. 21.

(40) Tabla 3: Resistencia de Shotcrete en función de tiempo.. Tiempo Transcurrido. Resistencia. 2 hr 12 hr 24 hr. 14 a 18 kg/cm2 50 a 56 kg/cm2 mayor a 100 kg/cm2. Fuente: Departamento de Geología. 2.6.2 Pernos en roca Los sistemas de reforzamiento con pernos de roca minimizan las deformaciones inducidas por el peso muerto de la roca aflojada, así como también aquellas inducidas por la redistribución de los esfuerzos en la roca circundante a la excavación. En general, el principio de su funcionamiento es estabilizar los bloques rocosos y/o las deformaciones de la superficie de la excavación, restringiendo los desplazamientos relativos de los bloques de roca adyacentes. 2.6.3 Tipos de pernos Actualmente en la RP 440, se trabajó con dos tipos de pernos. Según las técnicas de anclaje que se utilizan, podemos agruparlos de la siguiente manera: pernos helicoidales de 7 pies anclados con cemcom resina y pernos anclados por fricción como los Split set de 7 pies. 2.6.3.1 Split Set El perno split set es un tipo de sostenimiento metálico considerado temporal que trabajan por fricción (resistencia al deslizamiento) a lo largo de toda la longitud del taladro. El split set, consiste de un tubo ranurado a lo largo de su longitud, uno de los extremos es ahusado y el otro lleva un anillo soldado para mantener la platina.. 22.

(41) Al ser introducido el perno a presión dentro de un taladro de menor diámetro, se genera una presión radial a lo largo de toda su longitud contra las paredes del taladro, cerrando parcialmente la ranura durante este proceso. La fricción en el contacto con la superficie del taladro y la superficie externa del tubo ranurado constituye el anclaje, el cual se opondrá al movimiento o separación de la roca circundante al perno, logrando así indirectamente una tensión de carga, según figura Nº 5.. Fuente: Apuntes de geomecanica. Figura Nº 5 : Split Set anclado por fricción. 2.6.3.2 Control de calidad después de la instalación El control de calidad de reforzamiento con Split Set debe estar orientado a lo siguiente: . Verificación de la orientación de los Split Set.. . Verificación de la presión de las platinas.. . Verificación de la capacidad de anclaje de los Split Set mediante pruebas de arranque.. . Verificación del comportamiento de la masa rocosa de la excavación reforzada con Split Set, mediante observaciones visuales o mediciones de convergencia.. 23.

(42) 2.6.3.3 Barra Helicoidal Las Barras Helicoidales son pernos de adhesión, que originalmente aparecen como los “Perfobolt” escandinavos. Trabajan sin tensionar el perno sino por adherencia a las paredes del taladro, en combinación con un mortero de cemento o resina (Robles, 1994). Este sistema está constituido por 3 elementos: a) Perno, que viene a ser una barra de acero laminado en caliente con una sección transversal ovalada y resaltes en forma de filete helicoidal de paso amplio en toda su longitud. b) una placa de acero perforada o con un diseño piramidal. c) Una tuerca de fundición nodular (DSI, URL; Ros, 2005). Los cartuchos de cemento CEM-CON de Castem, diseñados para la instalación de pernos de anclaje, es una mezcla de cemento, arena fina, aditivos y acelerantes. Se presentan en 2 tipos: CEM-COM NORMAL, cuyo tiempo de fraguado es de 24 horas y CEM-COM RAPIDO, con un tiempo de fraguado de 8 horas. Vienen empacados en cajas de 50 cartuchos de 30 x 305 mm, haciendo un peso aproximado de 17,5 Kg. Para su aplicación, los cartuchos deben sumergirse en agua por espacio de 5 a 10 minutos para alcanzar la proporción agua/ cemento de 0,3/1. Los cartuchos CEM-CON NORMAL pueden permanecer sumergidos dentro del agua hasta por hora, mientras que los CEMCOM RAPIDO máximo por 30 minutos.. Tabla 4 Características de perno helicoidal. Fuente: Catálogos Aceros Arequipa. 24.

(43) Fuente: Catálogos Aceros Arequipa. Figura Nº 6: Perno helicoidal. 2.6.4 Malla electro-soldadas Se utiliza para evitar la caída de fragmentos en el área sin influencia de los pernos; puede ser de acero galvanizado (malla de gallinero) fácilmente moldeable a la forma de la excavación, de fierro electrosoldado que presenta mayor rigidez, o de fierro corrugado de 1/4”. La abertura de la malla corresponde al tamaño de los fragmentos que se requiera confinar, pudiendo ser de 5.0 x 5.0 cm. hasta 10.0 x 10.0 cm. El espaciado de 5.0 x 5.0 cm. se usa en rocas intensamente fracturadas que se presenta en tajeos donde no se requerirá del Shotcrete; posteriormente, de ser necesario se utilizara gunita. El espesor de 10.0 x 10.0 cm. se utiliza en este tipo de roca y donde se utilizará el Shotcrete, lo cual correspondería a labores de desarrollo. La malla viene en rollos o en planchas. Los rollos tienen 25 m de longitud x 2.40 m de ancho y las planchas usualmente tienen 10.50 m de longitud x 2.40 m de ancho.. 25.

(44) Fuente: departamento de operaciones mina.. Foto 1: Sostenimiento con Malla Electrosoldada. 2.6.5 Cimbra Este típico sostenimiento pasivo o soporte es utilizado generalmente para el sostenimiento permanente de labores de avance, en condiciones de masa rocosa intensamente fracturada y/o muy débil, que le confieren calidad mala a muy mala, sometida a condiciones de altos esfuerzos. Para lograr un control efectivo de la estabilidad en tales condiciones de terreno, las cimbras son utilizadas debido a su excelente resistencia mecánica y sus propiedades de deformación, lo cual contrarresta el cierre de la excavación y evita su ruptura prematura. La ventaja es que este sistema continúa proporcionando soporte después que hayan ocurrido deformaciones importantes. Las cimbras son construidas con perfiles de acero, según los requerimientos de la forma de la sección de la excavación, es decir, en. forma. de. baúl, herradura. o. incluso. circulares,. siendo. recomendable que éstos sean de alma llena. Hay dos tipos de cimbras, las denominadas “rígidas” y las “deslizantes o fluyentes”. Las primeras usan comúnmente perfiles como la W, H, e I, conformadas por dos o tres segmentos que son unidos por platinas y pernos con tuerca. Las segundas usan perfiles como las V y U, conformadas usualmente por dos o tres segmentos que se deslizan entre sí,. 26.

(45) sujetados y ajustados con uniones de tornillo. En la mina Macdesa se utiliza el tipo de cimbra de baul de perfil “H”. En la labor RAMPA 440, las cimbras rígidas utilizadas son:. Tabla 5: Tipos de cimbras utilizados en Macdesa CIMBRAS TIPO. N° DE PIEZAS (unid). MEDIDAS (m.). 6H20. 3. 2X2.2X6.08. Fuente: Operaciones mina. Fuente: Operaciones mina. Foto 2: Cimbras metálicas. CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO Las clasificaciones geomecánicas tienen por objetivo caracterizar un determinado macizo rocoso en función de una serie de parámetros que se le asigna un cierto valor. Por medio de la clasificación se llega a calcular un índice característico de la roca.. 27.

(46) 2.7.1 Clasificación de Bienawski El sistema de clasificación Rock Mass Rating o sistema RMR fue desarrollado por Z. T. Bieniawski durante los años 1972 –1973, y ha sido modificado en 1976 y 1979, en base a más de 300 casos reales de túneles, cavernas, taludes y cimentaciones. El RMR se obtiene como de unas puntuaciones que corresponden a valores de cada uno de los seis parámetros enumerados. El valor del RMR oscila entre 0 y 100, y es mayor cuando mejor es la calidad de la roca. Bienawski distingue cinco tipos o clase de roca según el valor de RMR:  CLASE I. : RMR>80; Roca muy buena.  CLASE II. : 60<RMR <80 Roca buena.  CLASE III. : 40< RMR <60 Roca media.  CLASE IV. : 20 < RMR < 40 Roca mala.  CLASE V. : RMR < 20 Roca muy mala. Para determinar el índice RMR de calidad de la roca se hace uso de los seis parámetros del terreno que son los siguientes:. a) Resistencia de la roca Hay distintas maneras de determinar la resistencia a la compresión de la roca, y una de ellas es aplicando golpes con el martillo de geólogo sobre la roca de acuerdo a la tabla 6:. 28.

(47) Tabla 6: Resistencia a la compresión Resistencia a la Compresión Solo se puede romper esquirlas de la muestra con el martillo de geólogo Con varios golpes con el martillo de geólogo se puede romper pequeños fragmentos de la muestra Se requieren varios golpes con el martillo de geólogo para romper la muestra Se requieren tres golpes firmes con el martillo del geólogo para romper la muestra Con dos golpes con el martillo del geólogo solo se pueden producir fracturamiento en la muestra La muestra se puede romper con dos golpes firmes del martillo del geólogo. La muestra se puede romper con un golpe firme del martillo del geólogo. Se puede hacer marcas poco profundas golpeando firmemente con el martillo de geólogo. Fuente: Operaciones mina. 29. 250 Mpa 175 – 200 Mpa 100 – 175 Mpa 75 – 100 Mpa 50 – 75Mpa 38 – 50 Mpa 25 – 38 Mpa  25 Mpa.

(48) Su valoración se obtiene basándose en la tabla 7:. Tabla 7: Valoración resistencia a la compresión Valoración 1.- > 250 Mpa. 15. 2.- 100-250 Mpa. 12. 3.- 50-100 Mpa. 7. 4.- 25-50 Mpa. 4. 5.- < 25 Mpa. 2. Fuente: Operaciones mina. Se denomina RQD a un cierto tramo del sondeo y a la relación en tanto por ciento entre la suma de las longitudes de los trozos de testigo mayores de 10 cm entre la longitud total del sondeo. RQD= ∑ longitud de los trozos de testigo > 10 cm x 100 Longitud total Basándose en rangos de valores de RQD, el medio rocoso es caracterizado según su calidad de acuerdo a la tabla 6:. Tabla 8: Calidad de la roca de acuerdo con el RQD RQD (%) 100 - 90 90 - 75 75 - 50 50 - 25 25 - 0. CALIDAD DE ROCA MUY BUENA BUENA MEDIANA MALA MUY MALA. Fuente: Operaciones mina. La aplicación de este concepto de designación de calidad de roca, dada su simpleza, fue ampliamente aceptada y de gran divulgación hasta hoy. b) Separación entre discontinuidades Es. la. distancia. perpendicular. entre. discontinuidades. adyacentes, este determina el tamaño de los bloques de roca intacta. 30.

(49) Cuanto menos espaciado tengan, los bloques serán más pequeños y cuando más espaciado tenga, los bloques serán más grandes, ver tabla 7 para conocer su valoración.. Tabla 9: Espaciamiento/Valoración spaciamiento. Valoración. 1.- >2 m. 20. 2.- 0.6-2 m. 15. 3.- 200-600 mm. 10. 4.- 60-200 mm. 8. 5.- < 60 mm. 5. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T.. c) Estado de las discontinuidades Es el parámetro que más influye, con una valoración máxima de 30 puntos. Pueden aplicarse los criterios generales, en la que el estado de las diaclasas se compone de otros cinco parámetros: persistencia, apertura, rugosidad, relleno y alteración de juntas.. d) Presencia de agua subterránea La valoración máxima es de 15 puntos, ofrece tres posibles criterios de valoración, estado general, caudal cada 10 metros de túnel, y relación entre presión del agua y la tensión principal mayor de la roca. Su valoración lo obtenemos basándonos en la tabla 10: Tabla 10: Agua subterránea/Valoración Agua subterránea. Valoración. 1.- Completamente seco. 15. 2.- Húmedo. 10. 3.- Mojado. 7. 4.- Goteando. 4. 5.-Fluyendo. 0. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T.. 31.

(50) e) Orientación en las discontinuidades Este parámetro tiene una valoración negativa, y oscila para túneles entre cero y 12 puntos, en función del buzamiento de las diaclasas y de su rumbo, en relación con el eje del túnel (paralelo o perpendicular). Se establece una clasificación de la discontinuidad en cinco tipos desde Muy Favorable hasta Muy Desfavorable, según el tipo, se aplica la puntuación especificada en la tabla, de acuerdo a la valoración. La orientación de las discontinuidades va influir sobre la estabilidad de las excavaciones, por lo que es necesario tomar en cuenta este hecho. En las siguientes figuras y tablas se muestra esta influencia:. 32.

(51) Tabla 11: Orientación de las discontinuidades Rumbo perpendicular a la excavación. Condición de estabilidad MUY FAVORABLE Cuando el buzamiento. Avance. es de 45° - 90° FAVORABLE Cuando el buzamiento es de. Figura 4 Avance con el buzamiento. 20° - 45° REGULAR Cuando el buzamiento Avance. es de 45° - 90° DESFAVORABLE Cuando el buzamiento. Figura 5 Avance en contra el buzamiento Rumbo paralelo al eje de la excavación. es de 20° - 45° Condición de estabilidad MUY DESFAVORABLE – Cuando el buzamiento es de 40° - 90° REGULAR. Figura 6 Rumbo paralelo al eje de la. – Cuando el buzamiento. excavación. es de 20° - 45°. Buzamiento 0 – 20° y rumbo cualquiera. REGULAR. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T.. 33.

(52) Su valoración se obtiene basándose en la tabla 12:. Tabla 12: Orientación de las Discontinuidades/Valorización Orientación discontinuidades. Valoración. 1.- Muy favorable. 0. 2.- Favorable. -2. 3.- Regular. -5. 4.- Desfavorable. -10. 5.- Muy desfavorable. -12. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T.. 2.7.2 Escala de valores Su valoración se obtiene basándose en la siguiente tabla 13, Clasificación RMR (Bieniawski, 1989). 34.

(53) Tabla 13: Clasificación RMR. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T.. 35.

(54) Tabla 14: Factor de ajuste por orientación de lasa discontinuidades Orientación de rumbo y echado de las fisuras. Muy favora. Favora ble. ble. Regular. Desfavora ble. Muy desfavorabl e. Túneles. 0. -2. -5. -10. -12. Cimentaciones. 0. -2. -7. -15. -25. Taludes. 0. -5. -25. -50. -60. Valuació n. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T. Tabla 15: Clasificación de rocas según el total de valuación Valuación Clasificación Nº.. 100-81. 80-61. 60-41. 40-21. < 20. I. II. II. IV. V. Buena. Roca. Roca. Roca muy. roca. regular. mala. mala. Muy Descripción. buena roca. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T. Tabla 16: Significado de la clasificación del macizo rocoso Clasificación Nº.. Tiempo medio de sostén. I. II. 10 años. 6 meses. para. para. IV. V. 1 semana. 5 horas. 10 minutos. para. para. para. claro de 3. claro de. claro de. m. 15 m. 0.5 m. 200-300. 150-200. 100-150. KPa. KPa. KPa. 40º-45º. 35º-40º. 30º-35º. claro de 5 m claro de 4 m. Cohesión de la roca. > 300 KPa. Angulo de fricción. > 45º. de la roca. III. Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Bieniawski Z.T. 36. < 100 KPa. < 30º.

(55) CAPITULO III 3. MATERIAL DE ESTUDIO CLIMA Y VEGETACIÓN 3.1.1 CLIMA La temperatura promedio anual en la zona es de 18 a 20 ºC considerándose a la región como semi - cálida. En los meses de agosto septiembre y de octubre se producen frecuentemente vientos fuertes con una dirección de Este a Oeste con una velocidad promedio de 30 km/hr. 3.1.2 BIOLOGIA a) Flora A causa de la aridez que existe en la zona de la mina por ausencia de lluvias, es que la flora que presenta es casi nula. Alguna vegetación que se presenta es tipificada como semidesértica, similar. 37.

(56) a la del desierto costero y la serranía esteparia, presentándose por ejemplo plantas gramíneas de aspecto ralo al igual que los matorrales, esporádicamente los cactus y en algunos lugares plantas raquíticas temporales, especies halófilas, distribuidas en pequeñas manchas verdes dentro del extenso y monótono arenal grisáceo eólico.. b) Fauna Las condiciones antes mencionadas como el clima donde se indicó que en la región era semi – cálido, además la falta de agua y la casi nula vegetación hacen que la zona minera no tenga una gran diversidad de especies. Sin embargo, la fauna natural presenta algunas especies de animales menores (roedores, reptiles, insectos, etc.), águila (harpía harpyja), alacrán (Centruroides sp), serpiente (Lichanura trivirgata ssp), gallinazo (coragys atratus), guanaco (lama guanicoe), lagartija (tropidurus peruviana), lechuza (athene cunicularia), rata (rattus rattus), raton (Mus musculos). 3.1.3 TOPOGRAFÍA A zona presenta una topografía de moderada a accidentada, desarrollada en roca intrusiva del batolito de la costa debido a agentes erosivos, como formas positivas tenemos cumbres redondeadas y poco empinadas con elevaciones desde 1600 m.s.n.m. a 3061 m.s.n.m. y como formas negativas tenemos quebradas secas producto del fuerte tectonismos con altitud promedio de 1100 m.s.n.m. a 1600 m.s.n.m.. 38.

(57) RECURSOS RENOVABLES Y NO RENOVABLES: HIDROLOGIA E HIDROGEOLOGIA Debido a que la zona de la mina no presenta muchas precipitaciones fluviales hace que no existan ríos, lagos ni lagunas. Por las condiciones expuestas anteriormente no hay afloramientos de aguas subterráneas. 3.2.1 ENERGÌA ELÉCTRICA, FUENTE Y CONSUMO EN KW-h La minera aurífera cuatro horas no cuenta con una energía interconectada, la fuente de energía eléctrica para las operaciones mineras, planta de tratamiento y el pueblo de 4 horas es suministrado por un generador diésel con un consumo promedio de 10 Gal/horas la cual alcanza suministrar hasta 480 KW. 3.2.2 MANO DE OBRA En la zona la mano de obra para trabajos mineros es escaso, se tiene que recurrir al personal de otros lugares, principalmente de Arequipa, Ica, Cusco y Lima. En la empresa especializada el personal está distribuido en tres guardias de aproximadamente 50 a 60 trabajadores y una de estas es relevada por otra de 50 a 60 trabajadores que vienen de sus días libres. Si a esto le añadimos la cantidad de ingenieros y la parte administrativa. llegamos. a. un. total. de. 250. trabajadores. aproximadamente en la empresa especializada. La compañía posee otra cantidad de trabajadores que trabajan en su propia labor denominada Morococha 2 , allí son 30 trabajadores, 20 en las dos guardias operativas y 10 que están en sus días libres. Añadiendo los ingenieros de mina, geología, costos, topografía, muestreos, recursos humanos, bienestar social, y la parte administrativa llegamos a un total de 60 personales en la compañía.. 39.

(58) Sumando el personal de la empresa especializada y de la compañía llegamos a un total de 310 personas que trabajan en la unidad aurífera Cuatro de Enero. 3.2.3 HISTORIA El yacimiento de Cuatro Horas fue explotado en forma artesanal desde el año 1980, desarrollando una explotación a base de puntas (cinceles) y combas, posteriormente fueron organizándose hasta formar una asociación de mineros denominada ADEMIC donde su explotación empieza a realizarse en base a taladros Bosch eléctricos para la perforación y el desquinche, la explotación se desarrolló principalmente en la veta Cuatro Horas donde la mineralización se dio en niveles superficiales en un rango de 30 mts de profundidad, es aquí donde se tuvo leyes altísimas que en algunos casos llego a 80 Oz/TM. Actualmente se tiene desarrollos, cruceros, galerías, piques, chimeneas, etc. sobre esta veta producto de un planeamiento de exploración y desarrollo. Como consecuencia de ello se cuenta con una cortada de 200 metros (Chapi 2), donde se cortó 4 guías de veta que actualmente están en exploración y la veta Milagrosa donde actualmente se desarrolla una galería de 140 metros, en el cual a los 50 m. se tuvo leyes favorables de (0.3 – 1.0 Onz/TM) y la potencia promedio de la veta está entre 0,10 a 0,50 m. En la actualidad la perforación, extracción y beneficio de mineral se hace con maquinaria moderna, dejando así atrás la época informal.. 40.

(59) GEOLOGIA REGIONAL 3.3.1 Generalidades Las unidades lito estratigráficas del área comprenden un rango cronológico amplió, las edades van desde Jurásico superior, Cretáceo superior, Paleoceno inferior, hasta el cuaternario reciente. En la conformación geológica de la zona tenemos rocas ígneas y hipa bísales cuyas edades varían desde el cretáceo superior hasta el terciario más moderno, los depósitos más jóvenes (pleistoceno reciente) tenemos a material aluvial, coluvial, y eluvial distribuido a manera de relleno de las quebradas principales.. 41.

(60) Fuente: departamento de geología MACDESA. Plano 2: Geología Regional MACDESA. 42.