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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS
ANLISIS DE PARMETROS DE ENTRADA PARA FUTURA
METODOLOGA DE DISEO DE PUNTOS DE EXTRACCIN
EMPLAZADOS EN ROCA PRIMARIA EN PANEL CAVING,
CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE.
JOS FABIN LAZO LEANDRO
Santiago Chile
2013
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS
ANLISIS DE PARMETROS DE ENTRADA PARA FUTURA
METODOLOGA DE DISEO DE PUNTOS DE EXTRACCIN
EMPLAZADOS EN ROCA PRIMARIA EN PANEL CAVING,
CODELCO CHILE DIVISION EL TENIENTE.
JOS FABIN LAZO LEANDRO
Profesor Gua: Patricio Cavieres Rojas Tutor Divisin: Alejandro Muoz Joo
David Cuello
Trabajo de Titulacin presentado en
conformidad a los requisitos para obtener
el Ttulo de Ingeniero Civil en Minas.
Santiago Chile
2013
i
TABLA DE CONTENIDOS
TABLA DE CONTENIDO i
INDICE DE TABLAS viii
INDICE DE FIGURAS x
RESUMEN xv
CAPTULO 1
ANTECEDENTES GENERALES DEL ESTUDIO
1.1 INTRODUCCIN 1
1.2 OBJETIVOS 2
1.3 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO 2
1.4 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL ESTUDIO 3
1.5 METODOLOGA DE TRABAJO 5
CAPTULO 2
ANTECEDENTES GENERALES MINA EL TENIENTE
2.1 INTRODUCCIN 6
2.2 ANTECEDENTES HISTORICOS 6
2.3 UBICACIN Y CLIMA 9
2.4 GEOLOGA Y TIPO DE YACIMIENTO 10
2.4.1 Gnesis del Yacimiento 10
2.4.2 Geologa Local 11
2.4.3 Geologa del yacimiento 13
2.4.4 Tipo de yacimiento 14
2.4.5 Geometra del yacimiento 15
2.4.6 Litologa presente en Mina El Teniente 15
2.4.6.1 Complejo Mfico El Teniente (CMET) 16
2.4.6.2 Unidades de prfidos flsicos 16
2.4.6.3 Unidades de brechas 17
2.4.7 Alteracin y Mineralizacin 18
2.4.7.1 Alteracin Hipgena 19
ii
2.4.7.2 Alteracin Suprgena 20
2.4.7.3 Mineralizacin de Cobre 20
2.5 RECURSOS GEOLGICOS Y RESERVAS MINERAS 22
2.6 SECTORES PRODUCTIVOS MINA 23
2.6.1 Sectores productivos en operacin 24
2.6.2 Sectores productivos futuros 26
2.7 GEOTECNIA 27
2.7.1 Clasificacin Geotcnica del Macizo Rocoso 28
2.7.2 Clasificacin de Estructuras Geolgicas 29
2.7.2.1 Estructuras Maestras 31
2.7.2.2 Estructuras Intermedias y Mayores 32
2.7.2.3 Estructuras Menores 32
2.7.3 Propiedades fsicas de las rocas. 35
CAPTULO 3
MTODOS DE EXPLOTACIN EN ROCA PRIMARIA
3.1 INTRODUCCIN 39
3.2 PANEL CAVING 39
3.3 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO CONVENCIONAL 45
3.3.1 Secuencia operacional 45
3.3.2 Estado Tensional 46
3.4 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO PREVIO 47
3.4.1 Secuencia operacional 47
3.4.2 Estado Tensional 48
3.5 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO 49
3.5.1 Secuencia operacional 49
3.5.2 Estado Tensional 50
3.6 PANEL CAVING CON HUNDIMIENTO AVANZADO AL LMITE 52
3.6.1 Secuencia operacional 52
3.6.2 Estado Tensional 53
iii
CAPTULO 4
OBRAS CIVILES EN LOS PUNTOS DE EXTRACCIN
4.1 EVOLUCIN HISTRICA DE LOS PUNTOS DE EXTRACCIN CON MARCO DE ACERO
54
4.1.1 Gnesis de los Puntos de Extraccin 54
4.1.2 Etapas de la evolucin de los diseos de puntos de extraccin 56
4.1.2.1 Etapa 1: Periodo 1980-1984 56
4.1.2.2 Etapa 2: periodo 1985-1986 57
4.1.2.3 Etapa 3: periodo 1986 - 1990 59
4.1.2.3.1 Causa de deterioro 1: Desgaste de visera de roca 59
4.1.2.3.2 Causa de deterioro 2: Abutmet stress 60
4.1.3 Comentarios finales sobre evolucin de diseos de PE 61
4.2 TIPOS DE OBRAS CIVILES UTILIZADAS EN PUNTOS DE EXTRACCIN 62
4.2.1 Marcos de acero Hormigonados. 62
4.2.2 Bvedas de hormign armado. 68
4.2.3 Comparacin de los tipos de obras civiles en puntos de extraccin 72
CAPTULO 5
METODOLOGA ACTUAL DE CLCULO DE CARGA PARA EL DISEO DE PUNTOS DE EXTRACCIN
5.1 INTRODUCCIN 74
5.2 BASE CONCEPTUAL DEL PROBLEMA 74
5.3 CLASIFICACIN DE LA CONDICIN DE LA ROCA 76
5.4 METODOLOGIA DE CLCULO DE CARGA 78
5.5 EJEMPLO DE CLCULO DE CARGA 79
5.6 COMENTARIOS FINALES SOBRE METODOLOGA ACTUAL 80
CAPTULO 6
ANALISIS DE ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE EL PUNTO DE EXTRACCON
6.1 INTRODUCCIN 82
6.2 MODELAMIENTO NUMRICO 3D 82
iv
6.2.1 Estrategia de modelamiento numrico 83
6.2.2 Herramientas de modelamiento numrico 84
6.2.3 Discretizacin numrica 85
6.2.4 Clculo de error 85
6.2.5 Modelo constitutivo y propiedades de los modelos 86
6.3 ESFUERZOS PRINCIPALES CON RESPECTO A LA DISTANCIA AL FRENTE DE HUNDIMIENTO
88
6.4 MODELAMIENTO NUMRICO 2D 90
6.4.1 Propiedades de Host Material 91
6.4.2 Definicin de tipo de malla para el modelo 91
6.4.3 Parmetros de entrada para la construccin modelo numrico 2D 93
6.4.4 Resultado de Esfuerzos 2D en seccin transversal de galera zanja 94
6.4.5 Modelamiento numrico de PE ubicado en Zona de Preminera 97
6.4.6 Modelamiento numrico de PE ubicado en Zona de Transicin 99
6.4.7 Modelamiento numrico de PE ubicado inmediatamente bajo el Frente de Hundimiento 101
6.5 DAOS OBSERVADOS EN BVEDAS DE MINA PILAR NORTE 103
COMENTARIOS FINALES SOBRE ESFUERZOS INDUCIDOS EN EL PUNTO DE EXTRACCIN
104 6.6
CAPTULO 7
ANALISIS DEL IMPACTO DE LA TRONADURA DE INCORPORACION DE LA BATEA SOBRE EL PUNTO DE EXTRACCIN
7.1 INTRODUCCIN 105
7.2 VIBRACIONES DE ONDA PRODUCTO DE LA TRONADURA 106
7.2.1 Tipos de ondas en vibraciones
106
7.2.2 Velocidad de Propagacin de onda
108
7.2.3 Uso de gefonos para el monitoreo de vibraciones
108
7.2.4 Acoplamiento de ondas
110
7.3 MODELO DE VIBRACIONES PARA EL CAMPO CERCANO 111
7.3.1 Modelo general de vibraciones
111
v
7.3.2 Modelo de campo cercano de Holmberg & Persson
112
7.4 VELOCIDAD DE PARTCULA CRTICA PPVc 115
7.4.1 Marco Terico
115
7.4.2 PPVc en visera de roca y hormign de punto de extraccin 117
7.5 ESTIMACIN DE DAOS ASOCIADOS A TRONADURA DE INCORPORACIN DE BATEA
118
7.5.1 Diseo de tronadura de bateas
118
7.5.2 Modelamiento tronadura de incorporacin de batea en Mina Pilar NorteNorte 121
7.5.3
Medicin de vibraciones en tronadura de incorporacin de batea en Mina 4 Sur 123
7.6 OBSERVACIONES FINALES CON RESPECTO A VIBRACIONES SOBRE PUNTOS DE EXTRACCIN
125
CAPITULO 8
ANLISIS DEL IMPACTO DE LA GEOMETRA DE LA BATEA SOBRE EL PUNTO DE EXTRACCIN
8.1 INTRODUCCIN 127
8.2 GEOMETRA DE LA BATEA 128
8.2.1 Geometra de la Batea para Hundimiento Convencional 128
8.2.2 Geometra de la Batea para Hundimiento Avanzado 129
8.3 SISTEMAS ESTRUCTURALES 131
8.3.1 Sistemas estructurales Mina Esmeralda 132
8.3.2 Sistemas estructurales Mina Reservas Norte 134
8.4 INESTABILIDADES GEOTCNICAS CON TOTAL CONTROL ESTRUCTURAL 135
8.4.1 Deslizamiento plano 135
8.4.2 Deslizamiento en cuas 137
8.5 HERRAMIENTAS PARA ESTIMAR INESTABILIDADES POR TOTAL CONTROL
ESTRUCTURAL EN VISERA DE ROCA SOBRE UN PUNTO DE EXTRACCIN
138
8.6 EVALUCIN GEOMTRICA DE BATEAS EN MINA RESERVAS NORTE 140
8.6.1 Estimacin de formacin de deslizamientos en cuas en Mina Reservas Norte 140
8.6.1.1 Anlisis de formacin de deslizamientos en cua a raz del cambio
de variante de hundimiento en Sector Patilla 140
vi
8.6.1.2
Anlisis de formacin de deslizamientos en cua a raz del cambio en orientacin galera zanja en Sector Patilla
142
8.6.1.3 Anlisis de formacin de deslizamientos en cua en sector Cabeza 144
8.6.2 Estimacin de formacin de deslizamientos planos en Mina Reservas Norte 146
8.6.2.1
Anlisis de formacin de deslizamientos planos a raz del cambio de variante de hundimiento en Sector Patilla
146
8.6.2.2
Anlisis de formacin de deslizamientos planos a raz del cambio en orientacin de calles en Sector Patilla
148
8.6.2.3 Anlisis de formacin de deslizamientos planos en sector Cabeza 149
8.7 EVALUACIN GEOMTRICA DE BATEAS EN MINA ESMERALDA 150
8.7.1 Estimacin de formacin de deslizamientos en cuas en Mina Esmeralda 150
8.7.2 Estimacin de formacin de deslizamientos planos en Mina Esmeralda 151
8.8 OBSERVACIONES FINALES CON RESPECTO A LA FORMACION DE INESTABIIDADES CON CONTROL ESTRUCTURAL EN VISERA
153
CAPTULO 9
DESGASTE DE VISERA DE ROCA ASOCIADA AL FLUJO DE MINERAL EXTRAIDO EN PUNTOS DE EXTRACCIN
9.1 INTRODUCCIN 155
9.2 LEVANTAMIENTO DE DATOS 156
9.2.1 Levantamiento sector Teniente 4 Sur 158
9.2.2 Levantamiento sector Ten Sub-6 / Reservas Norte 159
9.2.3 Levantamiento sector Esmeralda 160
9.3 METODOLOGA DE OBTENCIN DE CURVAS DE DESGASTE DE VISERA 161
9.3.1 Filtro de datos para curva de desgaste de visera 161
9.3.2 Ejemplo de obtencin de curva de desgaste de visera 162
9.4 DESGASTE DE VISERA DE ACUERDO A LA VARIANTE DE HUNDIMIENTO 166
9.5 DESGASTE DE VISERA DE ACUERDO A LA OBRA CIVIL 167
9.6 OBSERVACIONES FINALES DE ACUERDO AL DESGASTE DE VISERA 169
vii
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
Conclusiones 170
Recomendaciones 174
REFERENCIAS 177
viii
NDICE DE TABLAS
Tabla 2 - 1 Recursos Geolgicos 22
Tabla 2 - 2 Reservas mineras 22
Tabla 2 - 3 Horizonte productivo de operaciones actuales y proyectos futuros en
Mina El Teniente
24
Tabla 2 - 4 ndice de calidad de Macizo Rocoso, Mina El Teniente a Cota 2190
m.s.n.m
29
Tabla 2 - 5 Clasificacin de las Estructuras, sobre la base de su persistencia 30
Tabla 2 - 6 Clasificacin Estructuras Maestras Mina El Teniente 31
Tabla 2 - 7 Clasificacin Estructuras Mayores Mina El Teniente 32
Tabla 2 - 8 Propiedades Geotcnicas Roca Intacta para litologa presente en Mina
El Teniente
36
Tabla 2 - 9 Propiedades Geotcnicas Macizo Rocoso para litologa presente en
Mina El Teniente
37
Tabla 3 - 1 Sectores productivos en Mena Primaria 44
Tabla 4 - 1 Dao sobre marcos de acero durante el periodo 1982 - 1986 58
Tabla 4 - 2 Dao sobre marcos de acero durante el perodo 1987 - 1992 60
Tabla 4 - 3 Clasificacin de hormigones por resistencia a compresin, empleados
en la construccin de marcos de acero hormigonados
66
Tabla 4 - 4 Propiedades mecnicas para mallas electrosoldadas 67
Tabla 4 - 5 Descripcin de algunos tipos de mallas electrosoldadas 67
Tabla 4 - 6 Cubicacin del hormign empleado en el hormigonado de zapatas,
muros y corona
70
Tabla 4 - 7 Propiedades mecnicas para el acero de refuerzo para hormign 70
Tabla 4 - 8 Caractersticas del acero en armadura y pernos de anclaje a emplear 70
Tabla 4 - 9 Comparacin de elementos que conforman los tipos de obras civiles 73
Tabla 5 - 1 Clasificacin de roca y formulacin emprica de clculo de altura de
carga de roca Hp segn a metodologa de Terzaghi
76
Tabla 6 - 1 Propiedades de roca intacta CMET utilizados en el modelo numrico
2D mediante software Phase2 (a)
91
Tabla 6 - 2 Parmetros de entrada para la construccin para los modelos 92
ix
numricos en 2D mediante software Phase2 (b)
Tabla 6 - 3 Parmetros de entrada para la construccin para los modelos
numricos en 2D mediante software Phase2
93
Tabla 6 - 4 Esfuerzos principales 3D para sector productivo Pilar Norte 95
Tabla 6 - 5 Esfuerzos principales 2D en seccin de galera zanja para sector
productivo Pilar Norte
96
Tabla 6 - 6 Condicin de esfuerzos principales 2D en Zona Preminera; a 70
metros del frente de hundimiento
97
Tabla 6 - 7 Condicin de esfuerzos principales 2D en Zona de Transicin; a 20
metros del frente de hundimiento
97
Tabla 6 - 8 Condicin de esfuerzos principales 2D en lmite Zona Transicin y
Zona de relajacin, inmediatamente bajo el frente de hundimiento
101
Tabla 7- 1 Estimacin de Velocidad de Partcula Crtica (PPVc) 117
Tabla 7- 2 Estimacin de PPV para criterio de dao esperado de Holmberg &
Persson
118
Tabla 7- 3 Ficha tcnica de Bateas Mina Teniente 4 Sur 119
Tabla 7- 4 Ficha tcnica de Bateas Mina Pilar Norte 120
Tabla 8 - 1 Propiedades geomtricas de la visera de roca para Hundimiento
Convencional
129
Tabla 8 - 2 Propiedades geomtricas de la visera de roca para Hundimiento
Avanzado
130
Tabla 8 - 3 Principales Dominios estructurales presentes en Mina Esmeralda 133
Tabla 8 - 4 Set estructurales en RENO (Hw) 134
Tabla 8 - 5 Set estructurales en RENO (Fw) . 134
x
NDICE DE FIGURAS
Figura 2 - 1 Esquema de ubicacin geogrfica Mina El Teniente 9
Figura 2 - 2 Geologa regional Mina El Teniente 13
Figura 2 - 3 Modelo litolgico yacimiento El Teniente, cota 2284 m.s.n.m 18
Figura 2 - 4 Sectores productivos actuales y proyectos Divisin El Teniente 23
Figura 2 - 5 Problemas geotcnicos asociados a tipos de estructuras 31
Figura 2 - 6 El enrejado de vetillas (Stockwork), en A y B, tpico en andesita primaria 33
Figura 2 - 7 Estructura escalonada/cizallada 33
Figura 3 - 1 Sectores del macizo rocoso explotado por Panel Caving 43
Figura 3 - 2 Secuencia operacional Panel Caving Hundimiento Convencional 45
Figura 3 - 3 Estado Tensional Panel Caving Convencional 46
Figura 3 - 4 Secuencia operacional Panel Caving Hundimiento Previo 47
Figura 3 - 5 Estado tensional para Panel Caving con Hundimiento Previo 48
Figura 3 - 6 Secuencia operacional Panel Caving Hundimiento Avanzado 49
Figura 3 - 7 Estado tensional para Panel Caving con Hundimiento Avanzado 51
Figura 3 - 8 Secuencia operacional de Panel Caving Avanzado al Lmite 52
Figura 3 - 9 Estado tensional para Panel Caving con Hundimiento Avanzado Al Lmite 54
Figura 4 - 1 Punto de extraccin con 7 Marcos de Acero; Periodo 1980 1984 57
Figura 4 - 2 Punto de extraccin con 5 Marcos de Acero; Periodo 1985 1986 59
Figura 4 - 3 Punto de extraccin con 3 Marcos de Acero; Periodo 1986-1990 61
Figura 4 - 4 Vista frontal del diseo de puntos de extraccin empleando como obra
civil marcos de Acero Hormigonados
63
Figura 4 - 5 Armadura de muros. Destaca la malla electro soldada, estribos y pernos
de anclaje
64
Figura 4 - 6 Pernos de anclaje inclinados a 45 con respecto al plano del Marco de
Acero
64
Figura 4 - 7 Vista isomtrica de arriostramiento entre Marcos de Acero 65
Figura 4 - 8 Vista isomtrica de los marcos de acero y sus correspondientes pernos de
fijacin
65
Figura 4 - 9 Vista frontal tpica de un punto de extraccin construido con Bveda de
Hormign Armado. (Medidas en mm)
68
Figura 4 - 10 Elevacin lateral Bveda de Hormign Armado 69
Figura 4 - 11 Armaduras empleadas en la construccin de Bvedas de Hormign 72
xi
Armado
Figura 5 - 1 Diagrama simplificado que representa el movimiento de roca suelta hacia
un tnel y la transferencia de carga a roca circundante
75
Figura 6 - 1 Filosofa de Modelamiento 83
Figura 6 - 2 Esquema de Estrategia de Modelamiento 84
Figura 6 - 3 Vista de Modelo numrico generado en Map 3D para el nivel de
produccin de Mina Pilar Norte
88
Figura 6 - 4 Acercamiento del sector de inters del modelo numrico realizado para el
Nivel de produccin de Mina Pilar Norte.
89
Figura 6 - 5 Grfico de esfuerzos principales S1, S2 y S3 en el sector de inters de
acuerdo de la distancia al frente de hundimiento
90
Figura 6 - 6 Malla graduada de 6 nodos triangulares, con 1727 elementos y 3489
nodos
92
Figura 6 - 7 Geometra del punto de extraccin para del modelo numrico mediante el
uso de software Phase2
93
Figura 6 - 8 Acercamiento a geometra punto de extraccin para del modelo numrico
mediante el uso de software Phase2
94
Figura 6 - 9 Orientacin de esfuerzos principales P, Q y Z sobre galera zanja. 95
Figura 6 - 10 Grfico de Envolvente de Falla Macizo Rocoso Pilar Norte y esfuerzos
principales en Caja y Acodamiento en puntos de extraccin expuestos a
esfuerzos in situ en zona de Preminera
97
Figura 6 - 11 Representacin de deformacin plstica en puntos de extraccin
expuestos a esfuerzos in situ en zona de Preminera.
98
Figura 6 - 12 Grfico de Envolvente de Falla Macizo Rocoso Pilar Norte y esfuerzos
principales en Caja y Acodamiento en puntos de extraccin expuestos a
Abutment Stress en zona de Transicin
99
Figura 6 - 13 Representacin de deformacin plstica en puntos de extraccin
expuestos a Abutment Stress en zona de Transicin
100
Figura 6 - 14 Grfico de Envolvente de Falla Macizo Rocoso Pilar Norte y esfuerzos
principales en Caja y Acodamiento en puntos de extraccin expuestos a
bajos esfuerzos en zona de relajacin
101
Figura 6 - 15 Representacin de deformacin plstica en puntos de extraccin
expuestos a bajos esfuerzos en zona de Relajacin
102
Figura 6 - 16 Daos observados en acodamiento y caja en Bveda de Hormign 103
xii
Armado sin conexin de zanja en Mina Pilar Norte.
Figura 7 - 1 Esquema de propagacin de ondas al macizo rocoso a partir de la
tronadura de incorporacin de batea
105
Figura 7 - 2 Variacin del movimiento de partcula con el tipo de onda. a) Onda de
compresin P, b) Onda de corte S, c) Ondas de Rayleigh R
107
Figura 7 - 3 Arreglo triaxial de gefonos 109
Figura 7 - 4 Propagacin de ondas y su medicin en al arreglo triaxial de gefonos 109
Figura 7 - 5 Monitoreo y anlisis de vibraciones tpicas 110
Figura 7 - 6 Esquema de distancia r con respecto al largo de los tiros para la ecuacin
de campo cercano desarrollada por Holmberg & Persson (1979).
112
Figura 7 - 7 Esquema geomtrico utilizado para dar sustento al modelo de campo
desarrollado por Holmberg & Persson (1979)
113
Figura 7 - 8 Esquema geomtrico utilizado para dar sustento al modelo de campo
desarrollado por Holmberg & Persson (1979). (Continuacin)
114
Figura 7 - 9 Diseo de barrenadura de bateas para Mina Teniente 4 Sur 119
Figura 7 - 10 Diseo de barrenadura de bateas para Mina Pilar Norte 120
Figura 7 - 11 Simulacin de tronadura y distribucin de PPV en Batea utilizada en la
variante de Hundimiento Avanzado mediante el uso del software
JKSimblast para el modelo de campo cercano Holmberg & Persson (H&P)
122
Figura 7 - 12 Ubicacin del gefono triaxial en nivel produccin de Mina 4 123
Figura 7 - 13 Registro de ondas radial (arriba), transversal (intermedio) y vertical (abajo) 124
Figura 7 - 14 Suma vectorial de ondas radial, transversal y vertical 124
Figura 8 - 1 Vista de perfil longitudinal a la calle zanja de la Batea Hexagonal para
variante de Hundimiento Convencional
129
Figura 8 - 2 Vista de perfil longitudinal a la calle zanja de la Batea tipo Esmeralda
para variante de Hundimiento Avanzado
130
Figura 8 - 3 Zonificacin de los dominios estructurales presentes en el rea
comprometida por los bloques 1, 2 y 3 de Mina Esmeralda
132
Figura 8 - 4 Planta litolgica del Nivel de hundimiento en Mina Reservas Norte,
representacin lado cabeza (HW) y patilla (FW).
134
Figura 8 - 5 Vista en planta del esquema de ocurrencia de deslizamientos planos
sobre la visera.
135
Figura 8 - 6 Vista de perfil del esquema de ocurrencia de deslizamientos planos sobre
la visera
135
xiii
Figura 8 - 7 Vista en planta del esquema de ocurrencia de cuas sobre la visera 137
Figura 8 - 8 Vista de perfil del esquema de ocurrencia de cuas sobre la visera 137
Figura 8 - 9 Representacin grfica de viseras opuestas de una misma batea 139
Figura 8 - 10 Estimacin del tonelaje de cuas formadas en una variante H.
Convencional y H. Avanzado para mina Reservas Norte lado FW
141
Figura 8 - 11 Estimacin del % que representa la cua en la visera para variante H.
Convencional y H. Avanzado para mina Reservas Norte lado FW
141
Figura 8 - 12 Estimacin del tonelaje de cuas formadas en variante de H. Avanzado en
mina Reservas Norte lado FW
142
Figura 8 - 13 Estimacin del % que representa la cua en la visera para variante de H.
Avanzado para mina Reservas Norte lado FW
143
Figura 8 - 14 Estimacin del tonelaje de cuas formadas en variante de H. Avanzado en
mina Reservas Norte lado HW
144
Figura 8 - 15 Estimacin del % que representa la cua en la visera para variante de H.
Avanzado en mina Reservas Norte lado HW
145
Figura 8 - 16 Estimacin del tonelaje de deslizamientos planos de acuerdo al cambio de
variante de hundimiento en mina Reservas Norte Sector Patilla
147
Figura 8 - 17 Estimacin del % que representa el deslizamiento plano en la visera de
acuerdo al cambio de variante de hundimiento en mina Reservas Norte
Sector Patilla
147
Figura 8 - 18 Estimacin del tonelaje de deslizamientos planos de acuerdo al cambio en
orientacin de calles en Mina Reservas Norte Sector Patilla
148
Figura 8 - 19 Estimacin del % que representa el deslizamiento plano en la visera a
partir del cambio en orientacin de calles en Mina Reservas Norte Sector
Patilla
149
Figura 8 - 20 Estimacin del tonelaje de cuas presentes en Mina Esmeralda 150
Figura 8 - 21 Estimacin del % que representa la cua en la visera en Mina Esmeralda 151
Figura 8 - 22 Estimacin del tonelaje de deslizamientos planos presentes en Mina
Esmeralda.
152
Figura 8 - 23 Estimacin del % que representan los deslizamientos planos en la visera
en Mina Esmeralda
152
Figura 9 - 1 Esquema de desgaste de visera de roca por el flujo de mineral extrado 156
Figura 9 - 2 Esquema de punto de extraccin utilizado para el levantamiento de datos
en terreno
157
Figura 9 - 3 Zonificacin de puntos de extraccin levantados en mina Ten-4 Sur 158
xiv
durante los aos 1998-2001 y ao 2007
Figura 9 - 4 Zonificacin de puntos de extraccin levantados en mina Reservas Norte
durante el ao 2006 y ao 2007
159
Figura 9 - 5 Zonificacin de puntos de extraccin levantados en mina Esmeralda
durante el ao 2007
160
Figura 9 - 6 Esquema de metodologa para la obtencin de grficos Tonelaje vs
Desgaste de visera
161
Figura 9 - 7 Grfico de Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para el
Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Se aprecian los valores
obtenidos de la base de datos. No se han aplicado los filtros
162
Figura 9 - 8 Grfico de Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para el
Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Se aprecian los valores a utilizar
luego que se han aplicado los filtros
163
Figura 9 - 9 Grfico de Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para el
Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Se aplican lneas de tendencia
lineal y logartmica
163
Figura 9 - 10 Grfico de Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para el
Sector Teniente Sub-6/ Reservas Norte. Definicin de 8 intervalos de 23
datos cada uno, obteniendo un valor medio en cada tramo. Se aplican
lneas de tendencia lineal y logartmica
164
Figura 9 - 11 Grfico de Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para el
Sector Ten Sub-6/ Reservas Norte. Se muestra que la lnea de tendencia
logartmica es la que mejor se ajusta a los valores propuestos
165
Figura 9 - 12 Grafico del Desgaste de visera v/s Tonelaje de primario extrado para los
sectores Ten-4 Sur, RENO y Esmeralda para puntos con fortificacin con
marcos de acero y visera de roca
166
Figura 9 - 13 Ubicacin de puntos de extraccin diseados con marcos de acero
hormigonado o con bveda de hormign armado
167
Figura 9 - 14 Grfico del Desgaste de visera en puntos de extraccin v/s Tonelaje
extrado (Tonelaje extrado
xv
RESUMEN
El estudio realizado corresponde a una mejora con respecto a la actual metodologa de diseo de
puntos de extraccin utilizada en Divisin El Teniente (DET). ste se presenta como una
innovacin en el anlisis de aquellos parmetros que dicha metodologa no contempla. Entre los
parmetros evaluados se encuentran los esfuerzos inducidos sobre el punto de extraccin, la
tronadura de incorporacin de batea, el desgaste de visera de roca producto del impacto y
abrasin provocado por el flujo de mineral extrado y finalmente la presencia de inestabilidades
con control estructural en la visera de roca. El anlisis de estas variantes est orientado al mtodo
de explotacin Panel Caving con sus variantes Hundimiento Convencional y Hundimiento
Avanzado.
Se ha realizado un anlisis de acuerdo a un modelo numrico para establecer el impacto que
generan los esfuerzos inducidos. El resultado de este estudio indica que es factible predecir de
manera correcta la ubicacin del dao de acuerdo a la deformacin plstica estimada del macizo
rocoso circundante al punto de extraccin la cual coincide plenamente con la ubicacin del dao
en la obra civil levantado en terreno. El tomar en consideracin la ubicacin de estas
deformaciones permitira tomar medidas que vayan orientadas a prolongar la vida til de aquellos
puntos de extraccin que por su variante de hundimiento, esfuerzos insitu u orientacin de calles
estn propensos a estar ms expuestos a esfuerzos inducidos de mayor magnitud en Divisin El
Teniente (DET).
En DET se han realizado simulaciones de tronadura de batea para estimar el impacto de sta
sobre un punto de extraccin basados en el criterio de dao de H&P1.
Estas simulaciones
presentan valores de PPV2 superior a 600 [mm/s] sobre la visera de roca y entre 150 - 600 [mm/s]
sobre el punto de extraccin entre Los cuales son suficientes para crear nuevas fracturas en la
visera y extender fracturas existentes en el Hormign H30. Por otro lado, gracias al uso de
gefonos triaxiales, se han registrado valores de PPV del orden de 750 [mm/s] que tericamente
permiten crear nuevas facturas en el hormign H30. A partir de estas simulaciones y registro de
vibraciones se recomienda promover un alto grado de control de la tronadura con respecto al
largos y desviaciones de perforaciones de tiros y el uso de detonadores electrnicos que vayan
orientados a evitar el acople de ondas de los disparos de apertura de batea
1 Holmberg & Persson
2 Peak Particle Velocity
xvi
El anlisis de formacin de inestabilidades con control estructural indica que en la variante de H.
Convencional es la que genera cuas y deslizamientos planos de mayor magnitud y de mayor
proporcin en relacin a la magnitud de la visera versus las ocurridas en la variante de H.
Avanzado. Por otro lado, se estableci que la orientacin de la galera zanja cumple un rol
fundamental a la hora de formar estas inestabilidades. Otro asunto importante a mencionar tiene
relacin con la ubicacin de las inestabilidades, pues se logr comprobar que stas tienden a
ocurrir solo en una de las viseras opuestas en una misma batea. Esto ocurre porque a partir de la
orientacin de las estructuras presentes en el sector, si en una de las viseras se forma la
inestabilidad, en la otra las estructuras tienden a empotrarse, lo que se traduce en que all no se
generan las condiciones necesarias para la formacin de estas inestabilidades. Al ser ste un
anlisis terico, debe ser validado con la evidencia de terreno. Por lo tanto se recomienda realizar
una campaa de levantamiento y seguimiento en detalle del estado de las bateas en los sectores
modelados, sin prejuicio de lo anterior tambin se recomienda realizar una reevaluacin del
sistema de fortificacin con cables en viseras, el cual es estndar para todos los sectores e
independiente de la geometra de la batea, orientacin del layout y de los sistemas estructurales
presentes en el sector.
En relacin al desgaste de visera, los resultados indican que aquellos sectores donde se incorpora
la batea antes del paso del frente de hundimiento (H. Convencional) tienen un desgaste de visera
ms acelerado que aquellos que ocurren en sectores donde se incorpora la batea despus del
paso del frente de hundimiento (H. Previo o H. Avanzado). En el primer caso, el desgaste de 1.5
[m] se genera aproximadamente a las 40.000 toneladas, no as en el segundo caso, donde el
mismo desgaste es alcanzado recin a las 180.000 toneladas. Por otro lado, con respecto a la obra
civil utilizada, indican que es la bveda de hormign armada la que se comporta de mejor forma
versus los marcos de acero hormigonados, pues la primera slo se degasta 1 [m] en los primeros
60.000 [t], mientras que la segunda alcanza 1.3 [m] de desgaste al mismo tonelaje.
Finalmente, como se ha podido evidenciar en el anlisis, cada punto de extraccin est inmerso en
condiciones particulares tanto en su condicin de esfuerzos insitu, sistemas estructurales
presentes en el sector, orientacin de galeras y variante de hundimiento utilizada. Por lo tanto, se
recomienda caracterizar y evaluar cada sector donde se emplazar el punto de extraccin de
acuerdo a los parmetros analizados en este trabajo, con la finalidad de transitar a un diseo
particular y especfico de puntos de extraccin ajustado a las necesidades que el entorno
demandar.
1
CAPTULO 1
ANTECEDENTES GENERALES DEL ESTUDIO
1.1 INTRODUCCIN
En minera subterrnea, el mtodo de explotacin Panel Caving, se define como un conjunto de
operaciones destinadas a cortar la base de sostenimiento del bloque o panel de mineral
(asegurando que no queden puntos de apoyo), de tal forma que la base inferior de dicho
bloque o panel se comporte como una viga simplemente apoyada y gracias a la accin de las
fuerzas externas, principalmente la gravitacional, produzcan una primera socavacin y
mediante la extraccin del mineral a travs de los puntos extraccin lograr propagar el hundimiento
completo del bloque o panel. Bajo este escenario son los puntos de extraccin un eslabn clave
en el proceso productivo.
Desde el inicio de la explotacin de mena primaria en Divisin El Teniente en el ao 1982 se ha
utilizado el mtodo de explotacin Panel Caving, la cual se caracteriza por la extraccin
mecanizada con equipos LHD y una malla de extraccin compuesta por calles de produccin y
galeras zanja. Los Puntos de extraccin (PE), ubicados en la galera zanja, cumplen la funcin de
recepcionar el mineral fragmentado para ser cargado y transportado hacia los puntos de vaciado
(ore pass) por medio de equipos mecanizados LHD. La metodologa de diseo de estos puntos
usada en la actualidad utiliza como parmetros de entrada una clasificacin, de acuerdo a factores
geolgicos, de la roca circundante al PE y la seccin de la galera zanja; B y Ht (ancho y alto del
tnel) para definir la carga muerta de roca que en definitiva deber soportar la obra civil instalada
en el PE. Es as como se desestiman una seria de fenmenos capaces provocar dao sobre el
PE.
El estudio se enmarca entonces en poder describir y analizar los principales factores que producen
dao sobre los Puntos de Extraccin. Esto con la finalidad de tener una visin integrada de stos,
para incorporarlos como parmetros de entrada en una futura metodologa de diseo puntos
de extraccin del nivel de produccin para el mtodo de Panel Caving, en sectores emplazados
en roca primaria de Divisin El Teniente.
2
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo general
Identificar y analizar las principales variables que producen dao sobre puntos de
extraccin del nivel de reproduccin en el mtodo de explotacin Panel Caving en sectores
emplazados en roca primaria.
1.2.2 Objetivos especficos
Describir los evolucin histrica de los sistemas de soporte de PE desde sus primeras
aplicaciones hasta lo utilizado en la actualidad en DET
Identificar, caracterizar y analizar, en forma cronolgica, los principales factores que
producen dao sobre el PE a travs del tiempo. Los cuales deberan utilizarse como
parmetros de entrada para una futura metodologa de diseo de PE.
1.3 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO.
El presente estudio nace por la necesidad de la Superintendencia de Geomecnica de
CODELCO CHILE, Divisin El Teniente, de identificar y analizar aquellos principales factores
que causan dao sobre los puntos de extraccin a lo largo de su vida til. Esto con la finalidad
de tener una visin integrada de estos factores, para incorporarlos como parmetros de
entrada en una metodologa de diseo puntos de extraccin del nivel de produccin para el
mtodo de Panel Caving, en sectores emplazados en roca primaria.
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1.4 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL ESTUDIO.
1.4.1 Alcances del estudio
En cuanto a los alcances del estudio estos se mencionan a continuacin:
El anlisis est orientado al mtodo de explotacin Panel Caving con sus variantes
Hundimiento Convencional y Hundimiento avanzado.
Se analizar el comportamiento de Marcos de Acero y Bvedas de hormign armado,
dejando fuera del anlisis los Puntos de extraccin prefabricados utilizados en SUAPI.
El estudio considera solamente la explotacin realizada en roca primaria, por lo cual, los
sectores documentados se emplazan en este tipo de macizo rocoso.
La aplicacin del estudio considera la recopilacin de informacin de la geologa,
geotcnica, geomecnica y geometra (GEO4) de los sectores en cuestin.
Para la realizacin del estudio se consideran las siguientes fuentes de informacin:
Antecedentes geolgicos, geotcnicos, geomecnicos y geomtricos (GEO4) del sector:
notas, informes y planos de la Superintendencia de Geologa, Superintendencia de
Ingeniera Mina y Superintendencia Geomecnica.
Evaluaciones de daos realizadas por la Superintendencia Geomecnica de la Divisin El
Teniente (notas, informes y planos).
Antecedentes de extraccin de base de datos CPM/XPLAN.
Informacin de terreno recopilada de documentos, segn sea requerida.
Comunicaciones personales e interaccin con profesionales de la Divisin El Teniente
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1.4.2 Limitaciones del estudio
El trabajo se enmarca slo en aspectos tcnicos, no abordndose temas
econmicos asociados.
El estudio no considera las etapas de diseo de la galera zanja en la cual se emplazan
los puntos de extraccin, esto se refiere a las secciones libres y la distancia visera del
punto de extraccin.
El estudio no contempla el diseo de la fortificacin (perno malla shotcrete) de la
galera de emplazamiento de los puntos de extraccin.
El estudio no considera el diseo del layout del nivel de produccin, es decir, no
contempla la distancia entre puntos de extraccin.
El estudio no considera el efecto de la actividad ssmica sobre los puntos de extraccin,
para esto se consideran sectores que no estn condicionados por estallidos de roca
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1.5 METODOLOGA DE TRABAJO
Las etapas necesarias para cumplir con los objetivos se detallan a continuacin:
Recopilacin de informacin: Reunir informacin existente con respecto al tema
de diseo de puntos de extraccin; tales como, trabajos de ttulo, informes tcnicos,
planos de construccin, bases de dato, levantamientos de daos y estudios de inters
realizados.
Visita a terreno: Visitar los sectores productivos emplazados en roca primaria de la Mina
El Teniente, a objeto de tomar conocimiento de los diseos existentes y mtodos de
construccin, y realizar el levantamiento de daos observados en puntos de extraccin.
Esta fase del estudio ser realizada con la compaa permanente de un profesional de la
Divisin El Teniente debido a los riesgos existentes en terreno.
Entrevista con profesionales del rea: Se establecen reuniones con distintos
profesionales del rea, con la finalidad de obtener la visin de ellos en torno al aspecto
especfico de su especialidad, destacando el rea de perforacin y tronadura, ingeniera
estructural y mecnica de rocas.
Procesamiento de la informacin recogida y levantada: Es necesario darle sentido a la
informacin levantada y recopilada. Concatenarla es el desafo, asociar estos parmetros
para obtener conclusiones que den cuenta de la dimensin de la dimensin de los factores
principales que producen dao sobre el Punto de Extraccin.
Conclusiones y Recomendaciones
Emisin de Informe Final: Generacin de un informe escrito como entregable final del
estudio realizado.
6
CAPTULO 2
ANTECEDENTES GENERALES MINA EL TENIENTE [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
2.1 INTRODUCCIN
La Mina El Teniente, corresponde a una de las cinco divisiones de la Corporacin Nacional del
Cobre (CODELCO CHILE). Se encuentra ubicada en la Cordillera de los Andes, en la Regin del
Libertador General Don Bernardo OHiggins, comuna de Machal, aproximadamente a 120
kilmetros al sur de Santiago, a 50 kilmetros al este de la ciudad de Rancagua. Cuenta con ms
de 2.400 kilmetros de galeras subterrneas, esto la ha convertido en la mina subterrnea ms
grande del mundo.
Divisin El Teniente es uno de los complejos minero-metalrgicos de la Corporacin Nacional del
Cobre de Chile (CODELCO) y considera entre sus activos principales la mina subterrnea El
Teniente y dems instalaciones productivas y de infraestructura necesarias para la concentracin y
fundicin de minerales de cobre y molibdeno que comercializa. Actualmente se extraen y
benefician 135 ktpd de mineral para producir aproximadamente 409 ktpa cobre y 5.2 ktpa de
molibdeno, embarcando su produccin en el Puerto de San Antonio en la V Regin.
2.2 ANTECEDENTES HISTORICOS
El yacimiento El Teniente, ha sido explotado desde tiempos prehispnicos, en el siglo XVI fue lo
hicieron los indgenas del lugar, ms fueron los espaoles. En el siglo XVII los descendientes de
los conquistadores espaoles que tenan vinculacin con las propiedades del yacimiento cedieron
estas tierras a la Compaa de Jess, con lo cual se constituy la Hacienda de Rancagua.
En 1768 la Orden de la compaa de Jess es expulsada del territorio nacional por orden del rey
Carlos III, de esta forma todas sus propiedades y pertenencias fueron sacadas a remate. Estas
tierras pasan a manos de la Aristocracia Chilena, siendo la familia Toro y Zambrano sus
propietarios.
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En 1822 la aristcrata Nicolasa de Toro y Dumont, nieta de Mateo de Toro Zambrano Conde de la
Conquista, era la heredera ms rica del pas. Al casarse con Don Juan de Dios Correa de Saa y
Martnez, aport a los bienes comunes del matrimonio el yacimiento La conquista, lo que hoy
abarca desde Graneros al lmite con Argentina. Correa asumi el dominio de la mina, y fue en ese
perodo donde adquiri su nombre actual, debido a que su propietario haba sido Teniente del
ejrcito patriota bajo las rdenes de Bernardo O'Higgins en la Batalla de Maip. Durante las dos
primeras dcadas del siglo pasado la produccin de cobre en el pas era muy baja, fluctuando
entre 1500 y 2000 toneladas por ao. Todava no se le daba la importancia tecnolgica, su
consumo era principalmente decorativo, utensilios, moneda y artillera (bronce). En todo caso la
cantidad producida corresponda al 10% de consumo mundial.
La primera explotacin se realiz durante los aos 1824 a 1826, el mineral extrado se trasladaba
al pueblo de Graneros a lomo de burros
En el ao 1939 se crea la sociedad formada por Don Juan de Dios Correa, Guillermo Blest y Juan
de Dios Arriagada, posteriormente este ltimo se retirara, quedando Don Guillermo como
administrador de la sociedad Blest Correa.
En el ao 1846 se pone en marcha una fundicin para beneficiar minerales de cobre en las
cercanas de Coya para beneficiar los minerales de todas las minas pertenecientes a la hacienda la
Compaa, ofreciendo tambin este importante servicio a terceros. Esta fundicin quedo terminada
en marzo de 1849.
En el ao 1859 trajo consigo la inauguracin del Ferrocarril Sur, este hecho sera fundamental para
las minas y funciones de la zona, as mediante este nuevo medio de trasporte seria llevada la
produccin de cobre al puerto de Valparaso.
Debido a la carencia de recursos econmicos, tcnicos, legales y problemas climticos, sus
dueos tuvieron la idea de buscar un capitalista europeo o norteamericano que se interesara en
adquirir las minas a pesar de su baja ley, pues trabajada a gran escala podra dar excelentes
resultados. De esta forma se fueron a la tarea de buscar asesora tcnica, para establecer una
explotacin a gran escala, con proyeccin externa y de larga tutela extranjera, que caracterizara
casi la totalidad del siglo XX. Fue as como los propietarios contrataron los servicios del Ingeniero
de Minas italiano Marco Chiapponi, quien inspeccion el yacimiento y recomend la instalacin de
8
una planta concentradora. Es as como en el ao 1904 se interesaron en el yacimiento los
empresarios norteamericanos William Braden y E.W. Nash, quienes fundan la compaa Braden
Copper Company, la primera compaa propietaria de la Mina El Teniente. En el ao 1906
comienza a operar la mina y la planta concentradora para 250 toneladas por dia, 10 aos ms
tarde la compaa pasa a ser filial de la Empresa Kennecott Corporation.
En 1967 durante el Gobierno del Presidente de la Republica, Sr. Eduardo Frei Montalva, el Estado
de Chile adquiere el 51 % de las acciones de la Braden Copper Co. Al mismo tiempo, el mineral
pas a manos de la Sociedad Minera El Teniente S.A. El proceso concluy en 1971, con la
Nacionalizacin del cobre, en el gobierno de Don Salvador Allende, donde el Estado expropi la
totalidad de las acciones de la Sociedad Minera. Ese mismo ao se inici la "Operacin Valle",
consistente en el traslado de los habitantes del campamento Sewell a Rancagua, ya que el Estado
no poda asumir los gastos del poblado cordillerano, y la posterior construccin de la Carretera del
Cobre. En 1976, el mineral pas a manos de la Corporacin Nacional del Cobre de
Chile (CODELCO)
En cuanto a sus mtodos de extraccin de mineral; hacia el ao 1913, comienza la explotacin del
sector Sur de la mina actual denominado Cerro Negro, el mtodo utilizado fue Caserones y
Pilares, metodologa que aument la extraccin a 11.000 tpd. A partir de 1947, se implementa el
mtodo de extraccin de Hundimiento por Bloques (Block Caving) con traspaso manual, para la
extraccin de mineral de cobre de enriquecimiento secundario. Al iniciarse la explotacin en roca
primaria, de mayor dureza, menor cantidad de fracturas y rellenos ms duros, cambia el sistema de
extraccin modificando el concepto de hundimiento por bloques a hundimiento por paneles con
avance continuo del frente de hundimiento, desarrollndose as el mtodo de explotacin Panel
Caving, cuyas principales caractersticas son la extraccin mecanizada con equipos LHD y una
malla de extraccin diferente, compuesta por calles y calles zanja. Este mtodo comenz a
aplicarse en 1982 en el sector Teniente 4 Sur y es el utilizado en la actualidad, con algunas
variantes, en todas las unidades productivas de la mina.
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2.3 UBICACIN Y CLIMA
Mina El Teniente geogrficamente se encuentra ubicada a 3505' de latitud Sur y a 7021' de
longitud Oeste, a una altitud media de 2.100 m.s.n.m. Regionalmente las instalaciones principales
de este centro minero estn a 80 Km. al sudeste de la ciudad de Santiago y a 44 Km al Este de la
ciudad de Rancagua (Figura 2 - 1).
Figura 2-1 Esquema de ubicacin geogrfica Mina El Teniente [8]
El acceso hasta la mina se realiza por la carretera del cobre Presidente Eduardo Frei Montalva,
que une Rancagua con la localidad de Coln Alto (43 Km). Desde Coln al interior de la mina se
ingresa por, un tnel de 8 Km de largo que posee un ferrocarril elctrico el que comunica Coln
Alto con el nivel Teniente 8, el ms profundo de la mina; o por superficie, por medio de transporte
10
terrestre mediante caminos hacia distintos sectores de la mina entrando por los diferentes Adits
habilitados.
Existe adems, un desvo desde la carretera del cobre que permite el acceso a la fundicin de
Caletones y un camino asfaltado que une Caletones con el ex campamento minero Sewell
(declarado monumento nacional en el ao 1998 y patrimonio de la humanidad en el ao 2006).
El clima en Rancagua, es mediterrneo clido con lluvias invernales, las que se concentran entre
los meses de Mayo y Agosto, con oscilaciones marcadas entre el invierno y el verano. La
temperatura media es de 14,7 C y el nivel de precipitaciones es de 563 mm anuales.
En la regin cordillerana en cambio, donde se ubica el yacimiento el clima se denomina fro de
montaa, el cual se advierte entre los 600 m.s.n.m. y los 4.000 m.s.n.m. en la Cordillera de los
Andes. En este clima la temperatura desciende de los 0 C en invierno, mientras que las
precipitaciones (que pasan de ser lquidas a slidas), aumentan de 700 a 1.500 mm anuales.
2.4 GEOLOGA Y TIPO DE YACIMIENTO
2.4.1. Gnesis del Yacimiento
El Teniente, al igual que los yacimientos Ro Blanco-Los Bronces y Los Pelambres, se encuentra
ubicado en el cordn de prfidos de Chile Central correspondiente al Mioceno-Plioceno. Estos
depsitos se encuentran cerca de las fronteras entre dos segmentos tectnicos mayores de los
Andes: La zona Sur Volcnica como lmite hacia el Sur y el Segmento de Placa Plana hacia el
Norte. La zona Sur Volcnica se caracteriza por un ngulo de subduccin de 30 y una corteza
relativamente delgada (30-45 km de espesor). En contraste, el Segmento de Placa Plana se
caracteriza por un ngulo de subduccin entre 5 a 10 y una corteza ms gruesa (55-65 km). El
ngulo de subduccin ms pronunciado de la zona Sur Volcnica permite un volcanismo activo
hasta la fecha, mientras que el Segmento de Placa Plana se encuentra inactivo.
Durante el Terciario medio, el arco magmtico del Chile Central se emplaz sobre una zona de
subduccin de manteo moderado. El sistema tectnico extensional gener una cuenca de
tendencia Norte-Sur inter-arco volcnico-sedimentario dentro de la cual se deposit la formacin
Coya - Machal del Oligoceno al Mioceno temprano. La formacin del aplanamiento de la placa de
11
Chile Central hace 15 a 20 Ma atrs, asociado a la subduccin del cordn de Juan Fernndez bajo
la placa Sudamericana, gener una inversin estructural, adelgazamiento de la corteza, elevacin
tectnica y deformacin de la formacin Coya-Machal con un incremento de la erosin asociada y
una migracin en la direccin Este del arco magmtico. Aproximadamente hace 15 a 8 Ma, las
rocas volcnicas a volcanoclsticas con manteo plano a ligeramente inclinado de la formacin
Farellones fueron depositadas sobre la formacin Coya-Machal a travs de mltiples centros
volcnicos del Mioceno.
Una gran variedad de autores han reconocido la importancia de la perturbacin tectnica en la
formacin de depsitos porfricos. La subduccin de cordones submarinos, mesetas ocenicas y
cordones volcnicos submarinos han sido identificados como activadores tectnicos, y en el caso
de El Teniente, la subduccin del cordn de Juan Fernndez bajo la placa Sudamericana ha
estado implicada en el proceso. De igual forma, se ha sugerido que grandes volmenes de agua,
azufre, cobre, y clorina requeridos para la gnesis de los prfidos en la zona, fueron aportados por
una fuente del manto en la regin, contaminado por la subduccin de corteza ocenica alterada y
sedimentos pelgicos y terraginosos.
2.4.2 Geologa Local
El Distrito Minero El Teniente est conformado por rocas intrusivas y extrusivas asignadas a la
Formacin Farellones, del Mioceno medio a tardo. Las rocas extrusivas corresponden
principalmente a una secuencia de volcanoclasticas y coladas de lava de composicin basltica a
rioltica, con diques, sills y stocks de carcter mfico que la intruyen, en donde el espesor de esta
secuencia sobrepasara los 2.500 metros. En las vecindades del yacimiento se reconocen tres
miembros en rocas de la Formacin Farellones, separadas entre s por discordancias angulares:
Miembro Inferior Consistente en coladas andesticas macizas.
Miembro Medio Con coladas andesticas epidotizadas e intercalaciones lacustres rojizas.
Miembro Superior Con coladas andesticas y baslticas intercaladas con aglomerados y
piroclsticas.
Las rocas ms abundantes del yacimiento corresponden a las antiguamente denominadas
Andesitas de la Mina, las que estn fuertemente alteradas, mineralizadas y brechizadas, esta
12
nueva unidad geolgica corresponde al Miembro Inferior de la Formacin Farellones. Recientes
mapeos de superficie y estudios petrolgicos demuestran que las citadas andesitas, constituyen un
complejo de rocas intrusivas mficas, desde gabros a prfidos basalto-andesticos. Estas rocas
conforman un lacolito e intruyen a efusivos de la Formacin Farellones.
Existen dos grandes plutones flsicos que intruyen a las rocas mficas en el rea del yacimiento,
estos corresponden a la Diorita Sewell y al Prfido Teniente, presentando ambos brechas
hidrotermales asociadas. Posteriormente, en una etapa ms tarda, la formacin de la chimenea de
Brecha Braden interrumpe violentamente la normal evolucin del sistema hidrotermal
constituyendo el colapso y fin del sistema.
El Complejo Mfico El Teniente (CMET) aflora en sectores someros de las Quebradas El Teniente
y Coya. Se distribuye a lo largo de la Quebrada Coya, aproximadamente desde la Quebrada
Matadero hasta al menos las Brechas Hidrotermales de Quebrada Coya y en Quebrada El
Teniente desde la confluencia con Quebrada Coya hasta las cercanas de Quebrada La Huacha.
Los niveles topogrficos ms altos alcanzados por el Complejo Mfico El Teniente los alcanza en
el rea del yacimiento, tanto al Este como al Oeste del yacimiento se encuentra aflorando en cotas
ms bajas. La Figura 2 - 2 presenta el mapa geolgico regional de la Mina El Teniente.
13
Figura 2 - 2 Geologa regional Mina El Teniente [13]
2.4.3 Geologa del yacimiento
El yacimiento El Teniente pertenece a la faja andina del plioceno y constituyen un cluster
cronolgico y espacial. La excepcional magnitud de este depsito lo ubica en la categora de
mega-depsito, contrasta la falta de otros yacimientos porfdicos significativos de similar edad en
los Andes Meridionales. En este tipo de yacimiento se distinguen verticalmente tres zonas tpicas
de mineralizacin bien definidas, las cuales son:
Zona Oxidada o Lixiviada Est constituida por una serie de minerales oxidados (limonita)
sin valor econmico, producto de la lixiviacin, meteorizacin y oxidacin de slfuros
primarios de fierro y cobre. Normalmente se encuentran en superficie cubiertas limonticas,
debido a que el cobre migra. Estas cubiertas pueden actuar como indicadores en etapas
de exploracin minera.
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Zona de Enriquecimiento Secundario El enriquecimiento suprgeno ha elevado la ley del
mineral convirtiendo esta zona en la ms importante del yacimiento por sus altas leyes;
1,8% de cobre en promedio. Los slfuros secundarios son producto de la migracin del
cobre desde la parte superior del yacimiento y se encuentran slfuros secundarios como la
Calcosina y Covelina.
Zona Primaria Est compuesta por slfuros primarios de cobre como Calcopirita, Bornita,
gangas de cuarzo, yeso, anhidrita, pirita y turmalina. Tambin se encuentra molibdenita en
pequea cantidad, la cual se explota como subproducto. Las alteraciones ms importantes
son de tipo Potsica, Serictica y Propiltica. Las leyes de cobre disminuyen en promedio
un 50% con respecto a las leyes de los slfuros secundario
2.4.4 Tipo de yacimiento
El yacimiento de la Mina El Teniente es del tipo prfido cuprfero, con subproducto de molibdeno,
que tiene una forma textural diseminada, es decir, el mineral se distribuye en forma ms o menos
uniforme en un gran cuerpo de roca. Es parte de un grupo de depsitos de cobre que se form a
fines del Mioceno (5.3 Ma) como consecuencia de la disminucin del ngulo de subduccin,
migracin hacia el este del magmatismo, deformacin y solevantamiento andino.
El yacimiento est conformado por un cuerpo central estril, de geometra similar a un cilindro en
posicin vertical, denominado Pipa Braden, con 1,0 a 1,2 Km. de dimetro, rodeado de
mineralizacin en una extensin radial variable entre 400 y 800 m.
rea Mineralizada: 2.000.000 m2
Extensin Vertical: 1.800 m. desde superficie
Cubierta Estril: 50 a 150 m. de espesor.
Este es un yacimiento desarrollado por intrusivos calcoalcalinos en rocas volcnicas terciarias,
asignadas a la Formacin Farellones. Dada su forma aproximadamente vertical y su enterramiento,
adems de consideraciones climticas, se explota en forma subterrnea. Los minerales
15
econmicos presentes son predominantemente sulfuros razn por la cual se utiliza el proceso
metalrgico de flotacin.
2.4.5 Geometra del yacimiento
El cuerpo mineralizado tiene una forma irregular pero mirado en planta se puede aproximar a la
forma de una media luna y en su disposicin espacial tiene la forma de un cilindro vertical, cuyas
dimensiones son: largo 2.5 3 Km, ancho 1.5 Km en la parte ms extensa y alto sobre 1 Km.
La chimenea Braden constituye una unidad distintiva del megadepsito de Cu-Mo, esta
corresponde a un complejo de brechas ubicado en la porcin central del yacimiento, el cual tiene
forma de un cono invertido y un dimetro de 1200 m en la superficie (3.140 m.s.n.m) el cual
disminuye a unos 700 m a una profundidad de 1.900 m.s.n.m. y que posee una extensin vertical
de unos 1.800 m (Campos 2006). No tiene importancia econmica, pues se trata de un evento post
mineralizacin (posiblemente causado por una explosin volcnica) que destruy parte de la
mineralizacin que se encontraba consolidada. La pipa por su ubicacin, dimensin y estabilidad
es usada para construir en ella la mayora de las instalaciones de infraestructuras permanentes
tales como oficinas, talleres mecnicos, salas de chancado, piques de acceso y servicio, y otras.
2.4.6 Litologa presente en Mina El Teniente
El yacimiento El Teniente est conformado por una serie de litologas distintas entre ellas, si bien
las propiedades difieren unas con otras, la relevancia de estas diferencias depende del problema a
analizar. A continuacin se presenta una breve descripcin (Pereira 2005, Campos 2006) desde un
punto de vista geolgico de las principales unidades litolgicas presentes en la mina.
16
2.4.6.1 Complejo Mfico El Teniente (CMET)
Bajo esta denominacin se agrupan diabasas, gabros y prfidos baslticos que se han descrito
regularmente como andesita. Esta unidad es un complejo subvolcnico de composicin bsica
que tiene una extensin vertical de ms de 2 Km. Corresponde a la roca de ms amplia
distribucin en el yacimiento de color pardo oscuro a negro. Estas rocas alojan el 80% de la
mineralizacin de El Teniente y presentan diferentes grados de biotizacin que anulan, en forma
macroscpica, las caractersticas texturales originales.
2.4.6.2 Unidades de prfidos flsicos
Prfido Dactico Corresponde a un stock orientado N-S a NNW y manteo subvertical a
travs de 1.500 m de longitud que se ubica al norte del depsito con una potencia que
vara entre 50 m en superficie y 300 m en el nivel Teniente 8. Hacia el sur se encuentra
interrumpido por la Brecha Braden que lo intruye incorporando gran cantidad de
fragmentos de esta unidad. Se ha datado entre 4,6 a 4,7 Ma.
Tonalita Se presenta como cuerpo principal en la mitad Sureste del yacimiento y se le
conoce con el nombre de Diorita Sewell, comprometiendo a los sectores Ten-4 Sur y la
porcin Sur de la Mina Esmeralda. Fue datada entre 7,1 a 7,4 Ma.
Prfido Diortico Hacia la parte central y norte, sectores Esmeralda y Reservas Norte,
ocurren una serie de stocks y diques menores alineados en una direccin N30W, que
presentan una gran extensin en la vertical. Es habitual que en el contacto con el Complejo
Mfico El Teniente (ex andesita) se generen brechas hidrotermales y/o brechas gneas.
Prfido Andestico Se ubica en el socavn de acceso del nivel Ten Sub-6. Posee una
textura porfdica gruesa. Se encuentra en contacto con un prfido diortico, generando
abundantes brechas gneas y de anhidrita en su periferia.
Prfidos Latticos Ocurren normalmente como filones de poca potencia (2 a 6 m)
conformando cuerpos de cierta magnitud en profundidad, en la parte Sur del depsito,
17
especficamente en el sector Regimiento, donde el espesor llega a 15 m. Presenta textura
porfdica con 60% de fenocristales de plagioclasa y biotita, anfbola alterada y ojos de
cuarzo en una masa fundamental de cuarzo y feldespato. Se han datado latitas entre 4,8 a
5,3 Ma. Se destaca un cuerpo en la parte Noroeste, adosado a la Brecha Braden que se
desarrolla a partir del nivel Ten-6 y que en profundidad alcanza un dimetro mayor a 100
m. Constituye una unidad estril, ya que su ley media de Cu es inferior a 0,2% de Cu.
2.4.6.3 Unidades de brechas
Brechas gneas Se ubican preferentemente en el contacto entre el CEMET y los distintos
prfidos que la intruyen desarrollando potencias desde algunos centmetros a decenas de
metros. Habitualmente se presentan como fragmentos de rocas mficas en una matriz de
tonalita o prfido diortico.
Brechas de Biotita Se encuentran asociadas a la alteracin biottica tardimagmtica. Se
ubica en la Tonalita Sewell hacia la coordenada 100 Sur, donde la biotita est como un
cemento con cristalizacin euhedral tipo pegmatita, en asociacin con feldespato potsico
y actinolita.
Brechas Hidrotermales de Anhidrita y Turmalina Se desarrollan preferentemente en los
contactos de los prfidos que instruyen al Complejo Mfico El Teniente, incorporando
fragmentos de mfico y de prfido. Se han subdividido segn su cemento en Brecha
Hidrotermal de Anhidrita o Brecha Hidrotermal de Turmalina. Es habitual que presenten
leyes de cobre ms altas que su entorno.
Complejo de Brechas Braden Tiene la forma de un cono invertido con un dimetro de
1200 m en superficie y una continuidad reconocida en profundidad de 1800 m (Campos
2006). La brecha se constituye de fragmentos subredondeados polimcticos (roca detrtica
constituida de diversos materiales) en una matriz de polvo de roca y cemento de sericita
con cantidades menores de turmalina, calcita y sulfuros (pirita). Existen en su interior una
diversidad de unidades definidas por variaciones en el tamao, seleccin y abundancia
relativa de los clastos, y por el contenido de turmalina en el cemento.
18
Figura 2-3 Modelo litolgico yacimiento El Teniente, cota 2284 m.s.n.m [4]
2.4.7 Alteracin y Mineralizacin
Se considera que el depsito es el resultado de al menos 8 eventos de deformacin, 7 etapas de
mineralizacin sulfurada y 7 de alteracin. La clasificacin de las vetillas tiene correspondencia en
cuanto a su mineraloga metlica y no metlica con las clsicas etapas de alteracin-mineralizacin
tardimagmtica (TM) e hidrotermales principal (HP) y tarda (HT). Esta ltima comprende adems
la etapa pstuma.
19
2.4.7.1 Alteracin Hipgena
El yacimiento El Teniente se form principalmente por una sucesin de cuatro etapas hipgenas de
alteracin y mineralizacin a las que se superpone una etapa de alteracin suprgena. Las
caractersticas generales de las etapas hipgenas se describe a continuacin:
Etapa Tardimagmtica Caracterstica por una alteracin potsica en vetillas (cuarzo,
biotita, feldespato potsico y anhidrita) y en forma masiva (pertitizacin en intrusivos y
biotizacin en andesitas) y biotizacin del CMET. Como mineraloga principal destaca la
presencia de: cuarzo, biotita, anhidrita, clorita, feldespato potsico (pertita), clorita.
calcopirita, bornita, pirita y molibdenita. Esta etapa se encuentra asociada a la
consolidacin de los intrusivos.
Etapa Hidrotermal Principal Presenta alteracin flica desarrollada a partir de vetillas de
sulfuros, generando halos de alteracin de cuarzo, sericita y clorita de ancho variable. La
etapa se asocia a intrusin de prfidos diorticos y como mineraloga principal presenta:
cuarzo, sericita, clorita, anhidrita, calcopirita, molibdenita y pirita.
Etapa Hidrotermal Tarda y Pstuma Se caracteriza por una alteracin flica que afecta a
los clastos de la Brecha de Turmalina y como halos de vetillas, en forma similar a la
anterior, pero con menos frecuencia. Se desarrolla a partir de la Brecha Braden,
extendindose a unos 100 o 150 m en una zona concntrica a sta. Se incluye en esta
etapa la denominada Alteracin Pstuma con una caracterstica alteracin de sericita y
calcita restringida a la Brecha Braden, en vetillas de baja frecuencia o afectando a la matriz
y los clastos de sta. La mineraloga principal observada en estas etapas corresponde a:
anhidrita, clorita, cuarzo, sericita, turmalina, yeso, carbonatos. calcopirita, bornita, pirita,
molibdenita, tenantita, calcita, siderita, ankerita, baritina, galena y esfalerita. La etapa se
encuentra asociada a fluidos hidrotermales relacionados al desarrollo del Complejo de
Brechas Braden.
20
2.4.7.2 Alteracin Suprgena
La alteracin suprgena ocurre como un proceso gradual de infiltracin de aguas desde la
superficie que ha producido fenmenos de lixiviacin y enriquecimiento secundario en la parte alta
de la columna mineralizada, originando una cuenca de escurrimiento de aguas subterrneas, cuya
base est constituida por el techo de sulfatos y bajo este techo se encuentra la mena primaria.
Como producto de este fenmeno se desarrollan algunos minerales de alteracin tales como
sericita, arcillas y cantidades subordinadas de minerales oxidados en los niveles superiores,
generndose, en profundidad, enriquecimiento secundario de los minerales, obtenindose como
producto calcosina y en menor proporcin covelina en ptinas sobre calcopirita, aumentando las
leyes de Cu.
La gnesis mineralgica se concentra en las etapas Tardimagmtica: Principal y Tarda, donde se
desarroll en la parte central la tpica zonacin de la mineraloga con un ncleo de bornita o
bornita-calcopirita, una zona envolvente de calcopirita mayor en mayor porcentaje que bornita y,
una zona externa de calcopirita y un halo envolvente de pirita. Se han definido otros centros de
mineralizacin hipgena asociados a los Prfidos Diorticos y Prfido A que desarrollan brechas
hidrotermales de altas leyes en su entorno. Un evento terminal en la evolucin de la mineralizacin,
corresponde al emplazamiento de la Pipa Braden, la que removi parte del depsito original
eliminando gran parte del ncleo de bornita reemplazndolo por pirita.
Por su parte, el molibdeno en el yacimiento se da principalmente como molibdenita, en niveles de
inters econmico como sub producto. El arsnico se encuentra en los minerales tetrahedrita-
tenantita que se forman en las etapas de alteracin tarda y pstuma, con mayores
concentraciones hacia la parte Sur del yacimiento.
2.4.7.3 Mineralizacin de Cobre
La mayor concentracin de mineralizacin hipgena de cobre ocurre dentro de los intrusivos
mficos de alteracin biottica, con leyes entre 0,75% y 1,5% sobre un rea de 2,7x2 km2.
Concentraciones anmalas de cobre por sobre 1,5% se encuentran distribuidas de forma irregular
alrededor de los ncleos pobres de cobre constituidos por el Prfido Dactico y Pipa Braden. Las
leyes altas de cobre se encuentran a ambos lados del Prfido Dactico, y esto se debe en parte al
enriquecimiento suprgeno, que alcanz sectores por debajo el Nivel Teniente 6 (2.165 m.s.n.m.)
21
en la parte Oeste y bajo el Nivel Teniente 5 (2.284 m.s.n.m.) en la parte Este. De igual forma,
queda en evidencia la presencia de biotita mineralizada y brechas de anhidrita en torno al rea
intruda por el Prfido Dactico. Grados altos de mineralizacin hipgena de cobre tambin se
encuentran en varias otras reas donde se emplaz el Complejo de Brechas, esto ocurre hacia el
Este y Noreste de la Pipa Braden como un grupo de orientacin Noroeste-Sureste de biotita, rocas
gneas, anhidrita y brechas de turmalina. Esto tambin ocurre al Sur de la Pipa, como un grupo de
orientacin Noreste-Suroeste de turmalina y brechas de anhidrita.
Claramente, la mineralizacin de cobre en El Teniente se origin a partir de una serie de eventos
independientes, los que ocurrieron a lo largo de un periodo extenso, desde la etapa de alteracin
biottica con el comienzo de la cristalizacin de la Diorta Sewell, hasta la poca de turmalinizacin
posterior al emplazamiento de la parte central de la Pipa Braden.
La calcopirita es el slfuro de cobre predominante en el depsito. La zonacin concntrica de
minerales de cobre sulfurados alrededor de los ncleos pobres de cobre del Prfido Dactico y la
Pipa Braden, consiste en zonas estrechas de enriquecimiento de bornita (bornita > calcopirita)
inmersas en una vasta zona de enriquecimiento de calcopirita (calcopirita >> bornita + pirita). Hacia
el sector ms externo, donde la concentracin de cobre es menor al 0,5% se encuentra una zona
rica en pirita (pirita >> calcopirita + bornita). La intrusin del Prfido Dactico y la Brecha Marginal
de la Pipa Braden durante las ltimas etapas de desarrollo del depsito interrumpi las rocas
previamente mineralizadas. De igual forma, la intrusin de estas unidades gener zonas ricas en
bornita alrededor de los bordes de emplazamiento, produciendo la zonacin concntrica en la
distribucin de minerales sulfurados de cobre.
22
2.5 RECURSOS GEOLGICOS Y RESERVAS MINERAS
Los recursos geolgicos se elevan a 18.251 millones de toneladas con una ley de 0,57% CuT,
estos se resumen en la siguiente tabla.
Tabla 2 - 1 Recursos Geolgicos [1]
Recursos Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Kt)
In situ 16.756 0,56 93.513
Medidos 2.759 0,83 22.885
Indicados 3.148 0,59 18.653
Inferidos 10.850 0,48 51.975
Material Quebrado 1.495 0,67 10.005
Recursos PND 2011 18.251 0,57 103.518
Las reservas minerales consideradas en el plan minero se elevan a 4.179 millones de toneladas
con una ley media de cobre igual a 0,84% CuT. Clasificados segn se indica en la tabla 2.2.
Tabla 2 - 2 Reservas mineras [1]
Reservas In situ Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Mt)
Probadas 686 1,09 7,46
Probables 808 0,92 7,43
Recursos Minerales 2.175 0,78 17,01
Total 3.669 0,87 31,9
Material Quebrado
Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Mt)
510 0,61 3,1
Reservas Totales Mineral (Mt) Total Cu (%) Cobre Fino (Mt)
4.179 0,84 35,0
23
2.6 SECTORES PRODUCTIVOS MINA
Los sectores productivos actuales (Figura 2.4), son explotados por mtodos de hundimiento siendo
el sistema de explotacin el Panel Caving con sus distintas variantes. El manejo de material se
realiza por medio de operaciones mecanizadas con LHDs, el traspaso gravitacional y el transporte
mediante ferrocarriles que alimentan las plantas de chancado-molienda en Sewell y chancado-
molienda-flotacin en Coln. La produccin actual se encuentra en torno a 135 ktpd.
La siguiente figura presenta los lmites de explotacin de los actuales sectores productivos y de los
nuevos proyectos considerado por el PND 2011.
Figura 2-4 Sectores productivos actuales y proyectos Divisin El Teniente. [1]
La siguiente figura muestra el horizonte productivo de cada sector, correspondiente al horizonte de
25 aos definido para PND 2011.
24
Tabla 2-3 Horizonte productivo de operaciones actuales y proyectos futuros en Mina El Teniente. [1]
Sector 2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
4 Sur
Pipa Norte
Esmeralda
Diablo Regimiento
Pilar Norte
Puente
Dacita
Pacifico Superior
Ext. Fw Pipa Norte
Sur Andes Pipa
Ext. Norte S.A.P.
Nuevo Nivel Mina
Desarrollos
2.6.1 Sectores productivos en operacin
Los principales sectores productivos, con sus caractersticas ms relevantes, son presentados a
continuacin:
Mina Pipa Norte Sus reservas extrables corresponden 4,3 Mt con una ley media de
0,90% CuT y 0,014% de molibdeno. Para el ao 2011 la produccin comprometida es de
8.323 tpd y cerrando el ao 2012 con una produccin de 3.756 tpd. El mtodo de
explotacin es el Panel Caving con variante Hundimiento Avanzado al Lmite.
Mina Tte. 4 Sur Las reservas extrables equivalen a 22,6 Mt con una ley media de 0,82%
CuT y 0,010% de molibdeno. El ao 2011 alcanza una produccin de 25.825 tpd
descendiendo hasta 7.400 tpd el ao 2014 (ao de cierre). Adems del rea tradicional en
Teniente 4 Sur (Fw, Extremo Sur y Extensin Sur), se considera la explotacin de dos
subsectores a la cota del nivel de ventilacin denominados Panel 3 y Panel 4 con
caractersticas similares a los paneles 1 y 2 (explotados y agotados actualmente). El
mtodo de explotacin empleado es Panel Caving Convencional en el rea tradicional y
subsectores.
25
Mina Reservas Norte Las reservas extrables corresponden a 127 Mt con una ley media
de 1,08% CuT y 0,023% de molibdeno. Para el ao 2011 se espera una produccin de
34.253 tpd, alcanzando su mximo de 39.000 tpd en el ao 2013. El sector est
programado hasta el ao 2022. La explotacin del sector es mediante mtodo Panel
Caving variante Hundimiento Avanzado por Calles (HAC), con desarrollo de armada de
zanja y construccin de punto de extraccin (sin conectar la zanja).
Mina Diablo Regimiento Las reservas extrables corresponden a 90,2 Mt con una ley
media de 0,86% CuT y 0,030% de molibdeno. Para el ao 2011 la produccin
comprometida es de 20.644 tpd, alcanzando su mxima produccin el ao 2015 con
30.000 tpd. Posteriormente el ritmo decrece hasta agotar las reservas del sector en el ao
2022, con 3.500 tpd. El mtodo de explotacin es un Panel Caving, por medio de la
variante Hundimiento Avanzado por Calles hacia el Este y Sur, mientras hacia el Oeste es
Hundimiento Convencional.
Mina Esmeralda Las reservas extrables corresponden a 211 Mt con una ley Media de
0,90% CuT y 0,022% de molibdeno. En el ao 2011 se estima una produccin de 25.090
tpd, alcanzando su rgimen entre los aos 2017 y 2025 con una produccin entorno a los
41.000 tpd, posteriormente su ritmo comienza a decrecer llegando el ao 2028 con 7.000
tpd (ao de cierre). El mtodo de explotacin para los bloques corresponde a un Panel
Caving con Hundimiento Convencional.
Mina Pilar Norte Sus reservas extrables corresponden a 29,4 Mt con una ley media de
1,29% CuT y 0,032% de molibdeno. El proyecto se encuentra en etapa de crecimiento, con
una produccin programada para el ao 2011 de 3.780 tpd, y operando a su capacidad de
rgimen de 17.000 tpd entre los aos 2014 a 2016. Su explotacin ser mediante Panel
Caving variante Hundimiento Avanzado por Calles (HAC), con desarrollo de armada de
zanja y construccin de punto de extraccin (sin conectar la zanja).
Sur Andes Pipa Las reservas extrables corresponden a 4,7 Mt con una ley media de
1,28% CuT y 0,015% de molibdeno. Para el ao 2011 se espera una produccin de 5.600
tpd, alcanzando su rgimen de 6.000 tpd en marzo del ao 2011. Posteriormente a fines de
diciembre de 2012 el ritmo decrece hasta agotar las reservas en agosto del ao 2013. El
mtodo definido para el sector es Panel Caving con Hundimiento Convencional.
26
Rajo Sur Sus reservas extrables son de 30 Mt con una ley media de 0,71% CuT y 0,006%
Molibdeno. Su pre-stripping comenz el ao 2011, su produccin inicia el ao 2012 con
11.000 tpd para alcanzar su rgimen entre los aos 2013 y 2016 con una produccin de
15.000 tpd, hasta agotar sus reservas el 2017.
Extensin Norte Sur Andes Pipa Su ritmo de rgimen es de 3.500 tpd, que se alcanzar
en marzo de 2012 y se mantiene durante 2013. La fecha lmite de explotacin est definida
por el inicio de produccin del Proyecto Dacita el ao 2014.
Extensin Fw Pipa Norte Su ritmo de rgimen es de 3.500 tpd, se alcanza en junio de
2012 y se mantiene durante el ao 2013. La fecha lmite de explotacin est definida por el
inicio de produccin del sector Dacita el ao 2014. El sector utiliza mtodo Panel Caving
con variante de Hundimiento del tipo Convencional.
2.6.2. Sectores productivos futuros
Se muestra a continuacin los futuros proyectos que estn planeados poner en operacin durante
los prximos aos, asegurando de esta forma, la continuidad operacional de la Divisin El
Teniente. Entre estos se encuentra uno de los cuatro proyectos estructurales de CODELCO, el
Nuevo Nivel Mina, el cual permitir mantener la capacidad de El Teniente en las actuales 137.000
toneladas por da (tpd), que equivalen a una produccin en rgimen en torno a 430.000 toneladas
de cobre fino al ao. Y deja abierta la opcin, hacia el ao 2020, de tomar la decisin de iniciar las
obras necesarias para poder llegar a producir 180.000 tpd.
Pacfico Superior Sus reservas extrables son de 17.4 Mt, con una ley media de 0,84%
CuT y 0,022% de molibdeno. Su produccin inicia el ao 2015 con 2.075 tpd para alcanzar
su rgimen entre los aos 2018 y 2019 con una produccin de 13.000 tpd, hasta agotar
sus reservas el 2020 con 5.000 tpd. El mtodo de explotacin considerado para este
proyecto es Panel Caving con Hundimiento Convencional.
Dacita Sus reservas extrables son de 36,84 Mt, con una ley media de 1,21% CuT y
0,019% de molibdeno. Su produccin inicia el ao 2014 con 650 tpd para alcanzar su
rgimen en el ao 2020 con una produccin de 17.000 tpd, el sector puede mantenerse
27
hasta el 2022 en que debe dar paso a la produccin el sector Norte del Nuevo Nivel Mina.
El mtodo de explotacin propuesto en la fase de estudio para el sector Dacita
corresponde a un Panel Caving con Hundimiento Convencional. Adems se considera una
etapa de preacondicionamiento del macizo rocoso.
Nuevo Nivel Mina (PNNM) El Proyecto Nuevo Nivel Mina se encuentra ubicado bajo el
nivel de transporte principal Ten 8 y est compuesto por 5 sectores: NNM Andes Norte,
NNM Andes Sur, NNM Norte, NNM Sur y NNM Pacifico. La ubicacin del nivel de
hundimiento definido para la totalidad del proyecto est a la cota 1.880. Las reservas del
NNM, se incorporan a la produccin a partir del ao 2017 con un ritmo de 1.400 tpd y
alcanzan la produccin de rgimen de 180 ktpd el ao 2029, mantenindose sta hasta el
ao 2039, donde comienza a decrecer el ritmo de produccin, para finalmente llegar a las
10.000 tpd en ao 2060.
Nivel Profundo Este Proyecto con ingeniera exploratoria como respaldo, est ubicado
400 m bajo el NNM. Las reservas extrables de este sector estimadas son del orden de
1.910 Mt, con una ley de 0,75% CuT, 0,022 MoT, para un nivel de hundimiento ubicado a
la cota 1.480. Este sector est considerado entrar en produccin en el ao 2040 con el fin
de mantener la capacidad de procesamiento de 180 ktpd en largo plazo. Su vida productiva
est estimada hasta el ao 2087.
2.7 GEOTECNIA
La roca primaria de la mina El Teniente consiste de distintos tipos litolgicos y de distintos tipos de
estructuras geolgicas.
Se define macizo rocoso primario de El Teniente como un volumen importante de roca que se
encuentra intersectado, total y/o parcialmente, por estructuras geolgicas.
Las litologas que se reconocen corresponden principalmente al complejo de intrusivos mficos
bsicos, denominado CMET (gabros, diabasas y prfidos baslticos); adems, se reconocen
intrusivos flsicos (tonalita, prfidos diortico, dactico y lattico) y brechas hidrotermales e gneas.
28
Los tipos de estructuras geolgicas que se reconocen en la roca primaria corresponden a: fallas,
vetillas falladas, vetillas del tipo stockwork, las cuales tienen distintos tipos de rellenos
mineralgicos, y fracturas. Las fracturas son escasas y la falta de ellas le da el carcter de
masividad a la roca primaria, lo que se traduce en un macizo rocoso escasamente fracturado e
impermeable.
2.7.1 Clasificacin Geotcnica del Macizo Rocoso
En el Teniente se han empleado diversos sistemas de clasificacin del macizo rocoso. Por
ejemplo, el Rock Mass Rating (RMR) de Laubscher (1990), el Q de Barton (actualizacin de 1993),
el Intact Rock Mass Rating (IRMR) de Laubscher & Jakubec (2002) y el GSI de Marinos & Hoek
(2000).
Los parmetros utilizados por los diferentes sistemas de clasificacin del macizo rocoso, en
general, estn relacionados con las caractersticas geomtricas de las estructuras presentes
(frecuencia o espaciamiento, rugosidad, planaridad, alteracin) y su relleno mineralgico; y con
alguna propiedad fsica (Compresin Uniaxial Simple) de una probeta representativa de la litologa
a caracterizar y que es medido a travs de ensayos de laboratorio. Algunos sistemas consideran,
adems, esfuerzos y condicin de agua.
La aplicacin de estos ndices de calidad de macizo rocoso se ha hecho sobre una zonificacin del
macizo rocoso que da origen a la unidad geotcnica. La unidad geotcnica se define por la
litologa, mena y dominio estructural. Dado que en El Teniente no existen fracturas como se
entiende habitualmente en las Clasificaciones Geotcnicas, si no que el macizo rocoso se
compone de abundantes vetillas selladas con minerales que constituyen un denso stockwork, se
utiliz el trmino fractura en aquellas discontinuidades geolgicas que se separaban al tronar el
macizo durante el desarrollo de las galeras (estructuras que forman bloques). Tambin, las
caractersticas de las estructuras geolgicas se obtienen desde sondajes de diamantina,
especialmente para sectores donde no se cuenta con abundantes galeras, como por ejemplos
proyectos mineros.
La tabla 2 - 4 resume para diferentes unidades litolgicas diferentes ndices de calidad de macizo
rocoso.
29
Tabla 2-4 ndice de calidad de Macizo Rocoso, Mina El Teniente a Cota 2190 m.s.n.m. [1]
Unidad
IRMR
(Laubscher &
Jakubec, 2002)
GSI (Marinos &
Hoek, 2000)
RMR (Laubscher,
1990)
CMET Primario Hw* 55-60 65-90 50-60
CMET Primario Fw 50-55 65-85 42-53
Prfido Diortico 1 60-64 75-95 55-65
Prfido Dactico 1 58-64 75-95 65-70
Brecha Hidrotermal Anhidrita 58-64 75-95 60-70
Brecha Braden Primario 68-72 80-100 60-70
Prfido Lattico 64-67 80-95 65-75
* En una franja adherida a la Brecha Braden alcanza IRMR hasta 65
2.7.2 Clasificacin de Estructuras Geolgicas
Las estructuras geolgicas, los esfuerzos inducidos por la minera, los esfuerzos naturales
(columna de roca, tectnicos), la operacin minera (velocidades de extraccin, definicin zona de
inicio de caving, geometra de frentes de socavacin y extraccin, mtodo de explotacin, diseos
de perforacin y tronadura), los diseos de construcciones (malla de extraccin, bateas, puntos de
extraccin) y de fortificacin (perno, malla, shotcrete, cables), juegan un rol fundamental en el
comportamiento a travs del tiempo del macizo rocoso, permitiendo la estabilidad o inestabilidad
de las obras mineras y/o civiles.
Las diferentes aplicaciones geotcnicas, que demandan los procesos en la mina El Teniente
dependen de la escala a considerar y estn definidas por los tipos litolgicos y de estructuras
geolgicas que participan de ellos.
30
En mina El Teniente las estructuras geolgicas se clasifican de acuerdo a su traza o longitud
conocida, espesor y tipo de relleno. De acuerdo a la traza de las estructuras, stas se clasifican
en: estructuras menores, cuya traza es menor a 4 m; estructuras intermedias, cuya traza est
entre 4 m y 100 m; estructuras mayores, cuya traza est entre 100 m y 500 m; estructuras
maestras, cuya traza est entre 500 m y 1.000 m; y estructuras distritales, cuya traza supera los
1.000 m. La tabla 2 - 5 muestra la clasificacin de las estructuras.
Tabla 2-5 Clasificacin de las Estructuras, sobre la base de su persistencia [1]
Tipo de Estructuras Persistencia Expresin Mina
Estructuras Maestras Traza > 150m Cruza varios niveles
Estructuras Mayores 30-40m < Traza < 150m Visible en 2 o ms labores
Estructuras Intermedias 4m < Traza < 30-40m Cruza 1 labor
Estructuras Menores Traza < 4m No cruza labor
La figura 2-5 conceptualiza los principales problemas geotcnicos y, de acuerdo a la escala, define
qu tipo de estructuras geolgicas estn involucradas (mayores, intermedias, menores).
31
Figura 2-5 Problemas geotcnicos asociados a tipos de estructuras [1]
2.7.2.1 Estructuras Maestras
Estas estructuras corresponden a fallas geolgicas mayores que se caracterizan por su gran
persistencia (cruzan varios niveles y tiene trazas o largos mayores a 500 m). Estas estructuras
usualmente presentan rellenos de salbanda arcillosa con potencia centimtricas a decimtricas.
Las fallas maestras reconocidas en el yacimiento El Teniente se presentan en Tabla 2.5. Los entes
estructurales que poseen una mayor continuidad de la Mina El Teniente son las Fallas Maestras
P y N1, las cuales han sido reconocidas hasta el nivel Teniente 8.
Tabla 2-6 Clasificacin Estructuras Maestras Mina El Teniente [3]
Estructura Rumbo () Manteo () Continuidad (m) Sector Productivo
Falla P N 50-60 E 70-90 900 Ten 4 Sur y Ten 8
Falla N1 N70-80 E 70-90 750 Sub-6 y Ten 8
Falla Teniente Sur 1 N 45-55 E 70-90 590 Ten 4 Sur
Falla B N 50-65 E 80-90 570 Esmeralda y Ten 4
Falla C N 75-85 E 60-70 N 540 Ten Sub-6
Falla S N 65-75 E 70-90 510 Ten 4 Sur
Falla G N 75-85 E 60-90 N 510 Ten Sub-6
32
2.7.2.2 Estructuras Intermedias y Mayores
Las estructuras mayores e intermedias de la mina son clasificadas como fallas, vetillas
tardimagmticas, vetillas principales y vetillas tardas segn su relleno. Corresponden
principalmente a fallas con rumbos preferenciales N60E 20 y N50W 20 con sistemas
secundarios N00E 30 y N90E 10, todos ellos con manteos subverticales (60 - 90, con
valores tpicos entre 80 a 90). En la Tabla 2.6 se presentan las Fallas Mayores reconocidas en la
Mina El Teniente.
Tabla 2-7 Clasificacin Estructuras Mayores Mina El Teniente, [3]
Estructura Rumbo () Manteo () Continuidad
(m) Sector Productivo donde
est reconocida
Falla Teniente Sur 2 N 60-80 E 70-90 110
Mina Teniente 4 Sur Falla Teniente Sur Sur 1 N 50-60 E 80-90 250
Falla Teniente Sur Sur 2 N 50-60 E 80-91 150
Falla Teniente Sur Sur 3 N 50-60 E 80-92 280
Falla F N 75-85 E 70-90 310 Ten Sub-6
N2 N 60-70 E 70-90 120 Teniente 5 Pilares Norte
2.7.2.3 Estructuras Menores
Las estructuras menores tienen distintos tipos de rellenos, son selladas y conforman un denso
enrejado polidireccional denominado Stockwork (Figuras 2.14a y 2.14b). Al interior de la
mina son reconocidas mediante lneas de detalles a escala 1:100, las cuales se hacen en las
tres direcciones ortogonales (s existe una estructura intermedia o mayor