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8/21/2019 Analisis Geotecnico Rajo
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NOTA TÉCNICA
ANÁLISIS GEOTÉCNICO RAJO CUMBRE
PROYECTO TRES VALLES
Viña del Mar, 13 de Julio 2011
Rodrigo Ojeda V.Jefe de [email protected]
María Paz Seguel G.Geólogo Geoté[email protected]
1.0 INTRODUCCIÓN
Sociedad Contractual Minera Tres Valles (SCMTV) solicitó a E-Mining Technology S.A. (EMT),
desarrollar un análisis geotécnico del actual rajo Cumbre, a modo de evaluar la actual condición de
estabilidad de los taludes y en particular el caso de la cuña observada en el sector sur del rajo. La
siguiente nota resume los resultados y recomendaciones de la revisión geotécnica, la cual se basó
en la información recopilada en terreno y complementada con información geológica provista por la
minera.
2.0 OBJETIVOS
El objetivo general consiste en evaluar condiciones de inestabilidad del actual rajo Cumbre y
entregar recomendaciones operacionales y de diseño que permitan dar continuidad al desarrollo
del rajo. A su vez, como objetivos específicos se considera la actualización del modelo geotécnico
incorporando nuevos datos de geología y mapeo geotécnico, el análisis de la condición de
inestabilidad asociada a cuña presente en el sector sur del rajo y la revisión de los parámetros de
diseño del Rajo Cumbre.
3.0 ALCANCES
La evaluación geotécnica se realizará con la información geológica y geotécnica provista por
personal de SCMTV y complementada con la información recopilada en terreno por personal de
EMT. Dentro de las evaluaciones se analizará el impacto de las inestabilidades en el diseño, junto
Felipe Sablereau G.Geólogo Geoté[email protected]
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con la revisión de los parámetros de diseño propuestos en la ingeniería de factibilidad. Esta nota
resume los resultados obtenidos de las evaluaciones antes mencionadas, las cuales serán
presentadas en detalle en un posterior documento de Anexos Técnicos de respaldo, donde se
entregarán los desarrollos del análisis banco-berma y los análisis de estabilidad respectivos.
4.0 METODOLOGÍA
La metodología de trabajo consistió en una primera etapa, actualizar el modelo geotécnico del rajo
Cumbre, de acuerdo a las actuales condiciones geológicas y geotécnicas. Se efectuó una
inspección en terreno por parte de consultor experto y se realizó una caracterización geotécnica
de la fábrica del macizo rocoso por parte de personal EMT. Para la caracterización del macizo
rocoso se utilizó el índice geológico de resistencia (GSI). Para determinar la fábrica de macizo se
efectuó un mapeo de celdas geotécnicas que fueron complementadas con levantamientos de
fotografía geo-referenciada (Shape Metrix). Para el modelo estructural, las fallas o discontinuidades
intermedias fueron trabajadas en forma individual, mientras que la fábrica fue tratada en forma
estadística. Una vez completado el modelo geotécnico se realizó un análisis cinemático para
evaluar la estabilidad de cuñas o bloques individuales, junto con revisar los parámetros de diseño
banco berma propuesto en la ingeniería de factibilidad.
5.0 DESARROLLO
5.1 MODELO GEOTÉCNICO
A partir de la actual información geológica-geotécnica de sector Cumbre proporcionada por SCMTV
y por el levantamiento geotécnico realizado por personal de EMT, se revisó y actualizó el modelo
geotécnico construido para el estudio “Análisis de Estabilidad de Rajos Norte y Cumbre, proyecto
Tres Valles”, realizado por EMT en el año 2009.
5.1.1 LITOLOGÍA
De acuerdo a la información geológica disponible, se reconocen las siguientes unidades litológicas:
Andesita Brechosa. Unidad volcánica extrusiva, clástica. Se ubica al Este de la FallaManquehua y corresponde a la litología predominante presente en el rajo Cumbre.
Tobas. Unidad volcánica extrusiva. Subyace a las andesitas brechosas.
Andesita. Unidad volcánica extrusiva. Se ubica al Este de la Falla Manquehua y subyace a
las andesitas brechosas.
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Intrusivo Illapel. Unidad perteneciente a la Súper Unidad Illapel, se encuentra al Oeste de
Falla Manquehua.
La Figura 1 presenta las unidades litológicas reconocidas en sector de rajo Cumbre (EMT, 2009).
5.1.2 MODELO ESTRUCTURAL
A. Dominios Estructurales. De acuerdo a la condición geotécnica presente en sector de rajo
Cumbre, se definieron dos dominios estructurales: Dominio Norte y Dominio Sur, los cuales
se encuentran limitados en término espacial por un patrón estructural intermedio de
orientación N75°E/60° - 88°NW (Figura 2). La característica principal del Dominio Norte es
su alto grado de fracturamiento, lo cual disminuye la calidad del macizo rocoso. Por suparte, el Dominio Sur exhibe un bajo grado de fracturamiento, lo que mejora la calidad del
macizo rocoso respecto al comportamiento del macizo en el Dominio Norte.
FIGURA 1. UNIDADES LITOLÓGICAS RAJO CUMBRE.
FIGURA 2. DOMINIOS ESTRUCTURALES NORTE Y SUR RAJO CUMBRE.
PATRÓNESTRUCTURAL
INTERMEDIO
FALLAASOCIADA A
DIQUE
PATRÓNESTRUCTURAL QUESEPARA DOMINIOS
NORTE Y SUR
DOMINIO NORTE
DOMINIO SUR
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B. Fallas Mayores. En términos generales las estructuras mayores reconocidas en sector
Cumbre, están influenciadas por los patrones estructurales regionales, destacándose la
Falla Manquehua (NS-N30°W/60°-80°E), la falla Papomono (N40°-50°W/75°-85°W) y una
serie de fallas conjugadas de orientación EW y mateos subverticales, las cuales son
ampliamente reconocidas en la mina Papomono y en superficie (ver Figura 3).
FIGURA 3. PATRONES ESTRUCTURALES REGIONALES.
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En el área del rajo se reconoce una estructura principal asociada a un Dique Andesítico de
orientación N30°W/60°NE y tres patrones estructurales intermedios de disposiciones
N10°E/85°W, N10°E/60°W Y N75°E/60-85°NW (Figura 4).
C. Modelo de Discontinuidades Menores. A partir del mapeo geotécnico realizado en las
campañas de los años 2009 y 2011, se identificaron los sistemas de discontinuidades
menores presentes en el sector del Rajo Cumbre. A manera general, los sistemas
identificados en la campaña del año 2009 y que fueron empleados en la definición de los
parámetros de diseño del pit, fueron validados con la campaña de mapeo estructural del
presente año. En Figura 5 se muestra la representación estereográfica de los sistemas
menores reconocidos en ambos dominios, mientras que en Tabla 1 se presenta la
caracterización estructural de estos sistemas menores. De esta caracterización, se puedeapreciar el cambio en el grado de fracturamiento existente entre el Dominio Norte y Sur,
reflejado en el menor espaciamiento de los sistemas reconocidos en el primer dominio en
comparación con el segundo.
PATRONES ESTRUCTURALESINTERMEDIOS
FALLAASOCIADA A
DIQUEPE 1
PE 2
PE 3
N
FALLA DIQUE N30°E/60°NW
PATRONES ESTRUCTURALES
(PE) ORIENTACIÓN
1 N10°E/85°W
2 N10°E/60°W
3 N75°E/60°- 85°NW
FIGURA 4. FALLAS MAYORES Y PATRONES ESTRUCTURALES INTERMEDIOS.
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DOMINIO SISTEMA DIP/DIPDIR LONGITUD (m) ESPACIAMIENTO
(cm)
Js1 89/176 1.5 3.0
Js2 82/065 2.0 10.0
Js3 80/250 4.0 10.0
Js4 81/216 6.0 10.0
Js5 61/266 6.0 5.0Js6 69/296 1.0 4.0
Js7 49/303 2.0 5.0
Js8 87/140 6.0 5.0
Js1 82/344 1.5 15.0
Js2 77/319 2.5 100.0
Js3 63/290 7.0 20.0
Js4 87/078 4.0 30.0
Js5 70/062 4.0 50.0
Js6 63/025 4.0 60.0
Js7 88/156 2.5 60.0
NORTE
SUR
TABLA 1. CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LOS SISTEMAS MENORES DE RAJOCUMBRE.
FIGURA 5. REPRESENTACIONES ESTEREOGR FICAS DE LOS SISTEMAS PRESENTES EN EL LADO NORTE YSUR DEL RAJO.
DOMINIO NORTE DOMINIO SUR
Js1
Js2
Js3
Js4
Js5
Js6Js7
Js1
Js2
Js3Js4
Js5
Js6
Js7Js8
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La persistencia del sistema Js1 en el dominio Norte, influye en el alto grado de fracturamiento que
disminuye la calidad del macizo rocoso en el sector. En el dominio Sur, este sistema
(correspondiente al Js7) pierde persistencia y continuidad, de manera que el macizo rocoso es de
mejor calidad geotécnica.
5.1.3 CARACTERIZACIÓN DE MACIZO ROCOSO
A partir de la información geotécnica obtenida de la campaña de mapeo 2011 y considerando la
diferenciación estructural del yacimiento en dos dominios principales, se pudo establecer una
diferencia también en el comportamiento del macizo rocoso, evidenciado por un mayor grado de
fraturamiento en el Dominio Norte respecto al Dominio Sur. Esta caracterización se representa a
través de los valores estimados en terreno para ambos sectores en función del Índice Geológico de
Resistencia (GSI):
Macizo Rocoso Sector Dominio Norte:
o GSI = 30 - 40
Macizo Rocoso Sector Dominio Sur:
o GSI = 45 - 55
Estos valores de caracterización de macizo rocoso permiten establecer, junto a los patrones
estructurales identificados en el rajo, que el sector norte estará fuertemente influenciado por
mecanismos de inestabilidad ligados a la calidad del macizo rocoso, mientras que en el sector Sur,
estos mecanismo estarán controlados básicamente por los sistemas estructurales menores e
intermedios y su interacción con las fallas mayores.
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5.2 ANÁLISIS DE CUÑA PARED SUR
La intersección de la falla asociada al Dique Andesítico con el patrón de discontinuidades
intermedias de orientación N10°E/85°W, genera una geometría tipo cuña que ha afectado a las
bancos sobre la cota 1600 de la pared sur del rajo (Figura 6), la cual potencialmente podría afectar
los bancos inferiores, incluyendo la rampa de acceso a fondo mina entre las cotas 1550 y 1560,
según el diseño actual.
De manera de evaluar el impacto de esta cuña en la construcción y operación del rajo en las
próximas etapas de su explotación, se simuló su proyección en los bancos inferiores y las
potenciales cuñas a generarse, dada la presencia del patrón de estructuras intermedias de
orientación N10°E/85°W y su interacción con la falla del Dique Andesítico (Figura 7).
ƒ ƒ
FALLA DIQUE:
N30W/60NE
PATRÓN ESTRUCTURAL
INTERMEDI0:
N 10E/85NW
COTA 1600
COTA 1620
FIGURA 6. CU A AFECTANDO A BANCOS SOBRE EL NIVEL 1600. SECTOR SUR RAJOCUMBRE.
PATRONESESTRUCTURALES
INTERMEDIOS
FALLA
ASOCIADA A
DIQUE
RAMPA
CUÑA
1600
1580
VOLUMEN CUÑAPOTENCIALMENTE
INESTABLE
FIGURA 7. CU A AFECTANDO A BANCOS Y RAMPA.
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Los análisis efectuados del potencial impacto de la cuña sobre la rampa entre las cotas 1550 y
1560, permiten proponer dos alternativas de manejo para controlar esta potencial inestabilidad
sobre una infraestructura crítica como es la rampa de acceso:
- Alternativa 1: Manejo de la potencial inestabilidad sobre la rampa con cambios menores al
diseño:
o Ensanche de Rampa: esta solución implicaría dar un ancho mayor a la rampa en la
zona de potencial inestabilidad de la cuña, con el objetivo de reducir su impacto.
o Relleno de material en rampa: esta alternativa considera rellenar con material
estéril (en condición seca y de granulometría gruesa) el tramo de la rampa que
pudiese ser afectado por la cuña, con el objetivo de asegurar el paso de camiones
hacia los bancos inferiores. Esta solución implica descargar material de relleno en
el volumen desplazado por la cuña en la zona de la rampa, cubriendo parte de lasplataformas del banco inferior con la pata del relleno.
o Soporte de la Cuña: esta medida considera fortificar el bloque asociado a la cuña
con el fin de que no deslice y evitar el impacto de pérdida de la rampa. Dentro de
las alternativas de fortificación o soporte se tiene la instalación de cables, rieles o
pernos lechados, entre otros.
- Alternativa 2: Manejo de la potencial inestabilidad sobre la rampa con cambios en el
diseño:
o Cambio de ubicación de la rampa: esta alternativa implica evitar el paso del trazadode la rampa por el sector potencialmente afectado por la cuña y asegurar, de esta
manera, el tránsito hacia los niveles inferiores. Debe evaluarse el mejor trazado
alternativo en función del costo económico de diseñar un switch-back en la pared
Norte o Este.
Cabe señalar que la intersección de la falla asociada al dique con la geometría del rajo, siempre va
a generar una geometría desfavorable, independiente de la presencia de un plano o discontinuidad
que genere cuña. Por lo anterior, cambios mayores en el diseño, como evaluar una fase de
descarga de la cuña (llevar el pit hacia atrás en dicho sector), no evitarán el potencial deinestabilidad a escala de banco en la zona de intersección. Asimismo, rotar las paredes del rajo en
el sector de la cuña para evitar el afloramiento del eje de la cuña, no se considera factible desde el
punto de vista del esfuerzo minero, junto con dejar expuestas las nuevas paredes a fallamientos
planos que dificulten la operación y seguridad del rajo. La forma de enfrentar este tipo de
inestabilidad es “limpiando” la cuña o bloque potencialmente inestable a medida que se desarrollan
los bancos. Esta rutina debe ser apoyada con un mapeo estructural que permita anticipar la
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intersección de la falla con los bancos. Una vez identificada se deberá recomendar a tronadura la
descarga de los bloques potencialmente inestables.
Finalmente, se puede comentar que otro potencial mecanismo de inestabilidad a escala de banco
que puede generar geometrías desfavorables, es la presencia del patrón de discontinuidades
intermedias de orientación N75°E/60-88°NW (el cual separa los dominios estructurales Norte y Sur)
y su interacción con las paredes del rajo (Figura 8). Este potencial impacto considera posibles
sobreexcavaciones originadas del desarrollo de las paredes del pit entorno a este patrón
estructural, el cual pone en contacto roca de alto y bajo fracturamiento. De la misma manera que
en el caso de la cuña, debe realizarse un mapeo estructural en estos sectores, que permita
anticipar la intersección de estos planos estructurales con los bancos y las zonas de mala calidad
geotécnica (alto fracturamiento).
5.3 REVISIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO RAJO
De acuerdo a los nuevos antecedentes aportados en la actualización del modelo geotécnico y a las
condiciones operacionales actuales del rajo, se revisaron los parámetros de diseño. Estos análisis
se realizaron en función de los dominios definidos en el modelo estructural.
5.3.1 DOMINIO NORTE
En sector norte del rajo, los mecanismos de inestabilidad están controlados por la mala calidad del
macizo rocoso asociado a un intenso fracturamiento. Debido a esto, el estudio de este sector se
enfocó en realizar un análisis de estabilidad preliminar de las paredes de mayor criticidad ubicadas
FALLA ASOCIADA ADIQUE
PATRONESESTRUCTURALES
INTERMEDIOS
POTENCIALESMECANISMOS DEINESTABILIDAD
FIGURA 8. POTENCIALES MECANISMOS DE INESTABILIDAD ASOCIADOS A PATRÓN ESTRUCTURAL QUESEPARA DOMINIOS NORTE Y SUR.
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en Dominio Norte. Los resultados preliminares obtenidos, permiten concluir que el diseño final del
rajo en este sector de alto fracturamiento, es estable a escala global cumpliendo con los criterios
de aceptabilidad (FS > 1.3 y PF < 10%). En posterior documento de Anexos Técnicos, se hará
entrega del detalle de los análisis de estabilidad consignados para este sector. Estos resultados,
junto con el análisis de los sistemas estructurales permiten recomendar mantener el ángulo
interrampa propuesto en el estudio de 2009.
5.3.2 DOMINIO SUR
En sector sur del rajo, los mecanismos de inestabilidad están controlados estructuralmente, con un
macizo rocoso de buena calidad geotécnica. De acuerdo a los modelos de discontinuidades
definidos, a lo observado en terreno y a los análisis geotécnicos realizados, se propone mantener
el ángulo interrampa propuesto en los parámetros de diseño definidos en estudio de EMT de año
2009. Por su parte, con el fin de simplificar la condición operacional de los taludes, en especial en
los sectores de potenciales inestabilidades mayores a 1 banco, se propone disminuir la altura de
banco de 20 m a 10 m, junto con establecer un ángulo cara de banco de 80° que permita contar
con una berma de seguridad mayor en 10m de altura (ver Tabla 2). Dentro de las
recomendaciones asociadas a estos parámetros de diseño propuestos, se sugiere llevar un estricto
control y seguimiento de la condición estructural del rajo, de manera de identificar potenciales
mecanismos de inestabilidad y definir planes de acción que mitiguen su impacto en la continuidad
operacional del rajo.
6.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los resultados del análisis de la presencia de la cuña en la Pared Sur del rajo Cumbre y su
potencial impacto en el diseño final, especialmente, en la zona de la rampa de acceso a los
sectores inferiores, permiten concluir que no existe un riesgo en la continuidad operacional si se
adoptan las medidas indicadas en el presente estudio, las cuales deben ser evaluadas y detalladas
en conjunto a un análisis económico que cuantifique el impacto en la producción de mineral del
yacimiento.
10 mÁNGULO CARA DE BANCO 80 °
ÁNGULO INTERRAMPA 53 °
5.8ANCHO DE BERMA
PARÁMETROS DE DISEÑO RAJO CUMBRE
ALTURA DE BANCO
TABLA 2. PARÁMETROS DE DISEÑO RAJO CUMBRE.
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Por su parte, la presencia de material altamente fracturado en el sector norte del rajo, no
representa una condición de inestabilidad para las paredes del pit en función de los parámetros de
diseño propuestos, por lo que su complejidad se limitará a las operaciones de remate de bancos y
limpieza de bermas.
Dentro de las recomendaciones al diseño, se considera como aspecto principal, la reducción de la
altura del banco de 20m a 10m. Esto se efectúa con el objetivo de reducir la exposición operacional
de personas y equipos a potenciales mecanismos de inestabilidad mayores a 1 banco,
simplificando el desarrollo operacional de la construcción de bancos.
Debido a esta reducción de la altura del banco y con el fin de evaluar el potencial impacto de los
mecanismos de inestabilidad identificados en el rajo, se evaluaron los parámetros de diseño
propuestos en el estudio de EMT de 2009, empleando los resultados de la captura y análisis deinformación geotécnica estructural y de calidad de macizo rocoso de la campaña de 2011, junto
con su integración a los datos disponibles de los estudios previos. De los resultados de esta
evaluación se sugiere mantener el ángulo interrampa de 53° propuesto inicialmente, considerando
un ángulo cara de banco de 80° que permitiera contar con una berma de seguridad de mayor
ancho para una altura de 10m.
Por otro lado, se recomienda implementar prácticas de geotecnia de rutina que consideren:
- Seguimiento y control estructural. Se recomienda realizar mapeo y proyección continua ysistemática (banco a banco) de las discontinuidades intermedias y mayores, para
identificar en forma temprana un potencial mecanismo de inestabilidad (cuñas o fallas
planas). Esto debe ser parte de la rutina geotécnica durante el desarrollo de la fase, lo que
permitirá tomar las medidas de mitigación con anticipación. Dentro de este aspecto, debe
considerarse el seguimiento de la cuña de la pared sur y los patrones estructurales y límite
de las zonas de buena y mala calidad que separan los dominios.
- Implementar un constante saneamiento de taludes y limpieza de bermas, lo que ayuda
fuertemente a lograr paredes sanas, que reducen el riesgo de desprendimiento de bloquessueltos, y contar con bermas con capacidad adecuada para contención de rocas.
Asimismo, las prácticas operativas deben incluir el desarrollo de tronadura controlada a pared
final y en especial en los sectores donde se estén construyendo las rampas y las intersecciones del
pit con los contactos de alto y bajo fracturamiento (límite de Dominio Norte y Sur). Asimismo, el
seguimiento del cumplimiento de las líneas de programa (pata y cresta) son esenciales para lograr
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el diseño propuesto, evitando así la generación de condiciones inseguras por pérdida de bermas,
lo cual puede conllevar a posibles cambios en el diseño de la fase, que busquen compensar las
condiciones inseguras de bancos superiores, pudiendo involucrar una pérdida de mineral. La
tronadura controlada busca reducir el daño sobre las paredes finales del pit, con el objetivo de
obtener taludes sanos, que impliquen condiciones seguras para la operación en bancos inferiores.
La tronadura controlada comprende el uso de franjas de control con presencia de filas buffer o
amortiguadas (menor carga que filas de producción) y uso de precorte. Estas franjas, que pueden
ser de unos 20 a 30m de ancho, están constituidas por 1 ó 2 filas buffer más 2 ó 3 filas de
producción.
Finalmente, se recomienda el monitoreo continuo de los taludes. El monitoreo posee dos objetivos
principales:
–
Asegurar la continuidad operacional en sectores con condiciones geotécnicas complejas,como potenciales fallamientos estructurales (fallas planas o cuñas) o rotacionales por mala
calidad de macizo rocoso.
– Validar los mecanismos de inestabilidad e identificar variaciones en el comportamiento del
macizo rocoso respecto del modelo geotécnico, comparando las deformaciones detectadas
en los taludes con los valores estimados de los análisis geotécnicos.