Estudio de Estabilidad y Vulnerabilidad de la PIPA BRADEN Primera Parte Tomás Guendelman B. Jorge Lindenberg B. Noviembre 2013 1
Primera Parte Evaluación preliminar de la estabilidad de la Pipa Braden Esta presentación es parte del Estudio realizado entre los años 2000 y 2003, financiado por Codelco Chile, según APIT01M206, Contrato 4500337053. Una síntesis del trabajo realizado fue publicada y presentada en las Jornadas de Achisina 2002, con la autoría de: Santiago Arias y Patricio Bertholet Sergio Gaete B. y Patricio Cavieres R. Tomás Guendelman y Jorge Lindenberg : S.A.S. Ingeniería Estructural : Codelco Chile, División El Teniente : I.E.C. Ingeniería S.A. 2
Aspectos Generales En la zona central del yacimiento El Teniente se emplaza una compleja megaestructura denominada, indistintamente, Brecha Braden, Pipa o Chimenea Braden. Los tipos de rocas más importantes del yacimiento son la Andesita, Diorita, Dacita, pequeños instrusivos de Brechas Hidrotermales y la Brecha Braden. Dentro de este tipo de litologías se encuentran variados macizos rocosos con diferentes grados de fracturamiento y propiedades geomecánicas particulares, existiendo una gran diferencia entre la roca secundaria y la primaria. Este estudio tuvo como objetivo realizar una evaluación preliminar de la estabilidad de la Pipa Braden, a partir de las tensiones de tipo tectónico que en ella se inducen debido a la acción de solicitaciones gravitacionales y sísmicas. Esquemáticamente, el yacimiento El Teniente está conformado por un cuerpo central estéril de forma aproximadamente cilíndrica, denominado Pipa (1.0 a 1.2 Km. de diámetro), rodeado de mineralización en una extensión radial variable entre 400 y 800 m. 3
Figura No.1: Desarrollo de una diatrema Ref.: Laznicka, Peter, 1988. Breccia and Coarse Fragmentites: petrology, enviroments, association, ores. 4
Figura No.2: Emplazamiento General (Ref. Google Maps) 5
Figura No.3: Sewell - Pipa Braden (Ref. Google Maps) Figura No. 4: Pipa Braden (Ref. Google Maps) 6
Figura No.5: Pipa Braden (Ref. Google Earth) 7
Figura No.6: Pipa Braden Vista lado Sur 8
Figura No. 7: Pipa Braden Esquema Transversal 9
Figura No. 8: Esquema Explotación Block Caving Ref.: Estudios Geotécnicos aplicados al sistema de hundimiento por bloques, Francisco Camus & Alfredo Enrione 10
Figura No. 9: Niveles Explotación El Teneinte 11
Labores Realizadas Análisis de Antecedentes Construcción Modelos de Análisis Definición Estados de Carga Peso Propio con Confinamiento Lateral Peso Propio sin Confinamiento Lateral o Sin Sismo Horizontal o Con Sismo Horizontal (incidencias cada 45 grados) Escenarios de Desconfinamiento 12
Casos de Estudio 1) PIPA8X8A 64 EF en planta 18 EF en elevación entre cotas +2940 y +1983 empotramiento cota +1983 2) PIPA8X8B 64 EF en planta 18 EF en elevación entre cotas +2940 y +1983 geometría uniforme entre cotas +2474 y +1983 empotramiento cota +1983 3) PIPA2190 64 EF en planta 14 EF en elevación entre cotas +2940 y +2190 empotramiento cota +2190 4) PIPA2474 64 EF en planta 9 EF en elevación entre cotas +2940 y +2474 empotramiento cota +2474 5) PIPA2691 64 EF en planta 5 EF en elevación entre cotas +2940 y +2691 empotramiento cota +2691 6) PIPAROCA 64 EF en planta igual a PIPA8X8A pero con restricción lateral en sector Nor-Oeste 13
Modelo de Análisis Figura No.10: Modelo de Análisis 14
Criterios de Falla Mohr Coulomb 1 Esfuerzo efectivo principal mayor 3 Esfuerzo efectivo principal menor cm Resistencia en compresión uniaxial del macizo rocoso k p Pendiente de la relación lineal entre 1 y 3 C=900 (ton/m 2 ) Cohesión Ángulo de fricción interna 15
Hoek Brown 3 ci =7400 (ton/m 2 ) ti =600 (ton/m 2 ) m b =6.8 S=0.19 a=0.5 Esfuerzo efectivo principal mayor Esfuerzo efectivo principal menor Resistencia a la compresión uniaxial Resistencia a la tracción Parámetro m de Hoek & Brown Parámetro s de Hoek & Brown Parámetro a de Hoek & Brown 16
La restricción lateral abarca 450(m) en planta, según eje desviado 135º respecto del eje X, desde la cota 2840 hacia abajo. El sismo horizontal equivalente corresponde a un 5% del peso total, lineal desde 10 % en la cúspide (cota 2940) a 0 % en la base (cota 1983). En el presente resumen se incluye el caso PIPA8x8A, para el Criterio de Hoek-Brown. 17
Estado de Carga 1 Peso Propio Confinado 18
Estado de Carga 2 Peso Propio sin Confinar 19
Estado de Carga 3 Peso Propio sin Confinar Sismo a 0 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 20
Estado de Carga 4 Peso Propio sin Confinar Sismo a 45 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 21
Estado de Carga 5 Peso Propio sin Confinar Sismo a 90 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 22
Estado de Carga 6 Peso Propio sin Confinar Sismo a 135 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 23
Estado de Carga 7 Peso Propio sin Confinar Sismo a 180 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 24
Estado de Carga 8 Peso Propio sin Confinar Sismo a 225 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 25
Estado de Carga 9 Peso Propio sin Confinar Sismo a 270 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 26
Estado de Carga 10 Peso Propio sin Confinar Sismo a 315 Ley Lineal de Aceleración 0 a 0.1g 27
Principales Conclusiones 1) Para el caso de desconfinamiento total hasta TEN-8, se observa: o Inestabilidad debido a la excentricidad de la carga vertical. o Falla de compresión tracción según criterio de Hoek-Brown. 2) Explotación con perfil vertical desde cota 2474 hacia abajo soluciona las observaciones anteriores. 3) Para los casos desconfinados hasta +2474 se satisfacen los criterios de Hoek-Brown para todos los estados de carga. 28
Figura No.11: Proposición de Explotación 29
Proyecto Nuevo Nivel Mina Consiste en ampliar la mina El Teniente en un sector más profundo del cerro (cota 1.880), sumando una nueva superficie algo mayor a 2 millones de metros cuadrados y asegurando la continuidad operacional de la División El Teniente. Agregará 2.000 millones de toneladas de reservas, con una ley media de cobre de 0,86% y una ley media de molibdeno de 0,022%, que para un período de más de 50 años de operación, contados desde fines de 2017, aportarán más de 17 millones de toneladas de cobre fino. El proyecto contempla una explotación a través del sistema panel caving, con el 100% del área preacondicionada con fracturamiento hidráulico y un esquema de niveles típico de la mina El Teniente: hundimiento, producción, ventilación, acarreo y chancado. La diferencia es que, en este caso, el mineral va a ser sacado a superficie al concentrador Colón- a través de un sistema de correas transportadoras. 30
Nuevo Nivel Mina permitirá mantener la capacidad de El Teniente en las actuales 137.000 toneladas por día (tpd), que equivalen a una producción en régimen en torno a 434.000 toneladas de cobre fino al año, lo que deja abierta la opción, hacia el año 2020, de tomar la decisión de iniciar las obras necesarias para poder llegar a producir 180.000 tpd. La infraestructura del Proyecto se compara con lo realizado por los pioneros norteamericanos que en 1920 construyeron El Teniente 5 y su salida a Sewell (cota 2.280). También con el llamado Programa 280, ejecutado por la BradenCopper Co. en 1968, que desarrolló El Teniente 8 y su salida en Colón (cota 1.980). Los accesos de NNM serán dos túneles paralelos de 9 kilómetros uno para la entrada y salida de buses con trabajadores, y el otro para la correa transportadora de mineral, pista de servicios y vía alternativa para emergencias- que tomarán 4 años de trabajo y correrán por debajo de la cota del río Coya, para llegar al sector denominado Confluencia, en la altura de Caletones (cota 1.500). Se espera que al año 2017, el proyecto haya ejecutado 98.450 metros de túneles (desarrollos horizontales) y 3.454 metros de desarrollos verticales: chimeneas de ventilación y piques de traspaso. 31
Figura No.12: Ilustración Niveles de Explotación El Teniente Codelco Vicepresidencia Corporativa de Proyectos Presentación Expomin Abril 2010 32
Figura No.13: Ilustración Instalaciones Interior Mina El Teniente Codelco Vicepresidencia Corporativa de Proyectos Presentación Expomin Abril 2010 33
Figura No.14: Infraestructura Exterior Mina El Teniente Codelco Vicepresidencia Corporativa de Proyectos Presentación Expomin Abril 2010 34
Figura No.15: Infraestructura Exterior Mina El Teniente Codelco Vicepresidencia de Proyectos 35
Figura No.16: Infraestructura Interior Mina El Teniente Codelco Vicepresidencia de Proyectos 36
Figura No.17: Infraestructura Interior Mina El Teniente Codelco Vicepresidencia de Proyectos 37
Figura No.18: Infraestructura Exterior Mina El Teniente Codelco Vicepresidencia de Proyectos 38