OSSA en los Andes: ‘Nuevo Sistema de Traspaso Mina Planta’

En la parte alta y central de la cordillera de Los Andes, V Región de Valparaíso, a 50 km al noreste de Santiago, en las instalaciones de División Andina (DAND) de Codelco en Chile, concretamente en dos sectores de la división Andina; el Sector Cordillera, ubicado a 2.765 m.s.n.m. y el sector Nodo 3500-Nivel 11 ubicado sobre los 3.500 m.s.n.m., se desarrolla el proyecto ‘Nuevo Sistema de Traspaso Mina-Planta’, que busca asegurar el procesamiento del mineral de la mina hasta el año 2050.

El proyecto tiene por objeto reemplazar el actual sistema de traspaso, compuesto por pozos que convergen a la planta de chancado primario Don Luis, y los cuales se verán afectados por el crecimiento del rajo, por un sistema que estará compuesto por una nueva planta de chancado primario (en el Nodo 3500), desarrollos horizontales subterráneos e infraestructura superficial, y poder así mantener los niveles actuales de procesamiento de la minera. Para ello se contempla la recepción del mineral proveniente de la mina a cielo abierto (área Nodo 3500), su reducción de tamaño (Chancador Primario) y posterior transporte (Haulage III) hasta la Planta Cordillera (actualmente en funcionamiento).

El Consorcio formado por las empresas OSSA y Acciona se encargó de desarrollar los trabajos subterráneos en el corazón de la cordillera.

En este informe se desarrollará las características peculiares de las obras ejecutadas en el Nuevo Sistema de Traspaso de DAND, donde a la dificultad propia de este tipo de proyectos se le unía la complejidad que suponía la situación geográfica, manteniendo la sinergia con la operación minera.

Los trabajos consistieron en la excavación mediante perforación y voladura de las nuevas instalaciones:

• Túnel Haulage III. Túnel principal de 4.781 m de longitud en sección libre de 7,5 x 6,0. Desarrollado entre las cotas 3.025 y 3.450 m.n.s.m.
• Túneles de acceso. Desarrollos subterráneos auxiliares, que alcanzan un total de 4.750 m en diferentes secciones, principalmente 6 x 5. Ubicados entre las cota 2.765 m.n.s.m. y 3.500 m.n.s.m.
• Chancador y Cavernas: Corresponde a la nueva sala de chancado con unas dimensiones de 30,0 x 20,2 x 48,6 m y la caverna regenerativa de dimensiones 19,0 x 24,2 x 18,6 m haciendo un volumen total de 58.038 m³. Instalaciones situadas en las inmediaciones de la mina rajo cota 3.500 m.n.s.m.
• Ensanches para cruce de vehículos y estocadas para equipamiento de operación del Túnel Haulage III.
• Instalación de Sistema de Monitoreo Geomecánico.

2.1.-Unidades litológicas

Los desarrollos del Proyecto Traspaso se han realizado prácticamente en su totalidad en dos unidades litológicas principales:

• Granodiorita Río Blanco (GDRB): Esta unidad corresponde a una roca intrusiva compuesta por una granodiorita de anfíbola y biotita, de textura equigranular de grano medio a grueso. Por lo general, esta unidad se presenta fresca, con escasa a nula alteración geotécnica, alta persistencia de la estructuras, presencia de rellenos blandos entre juntas y formación de bloques ocasionalmente inestables. En esta unidad se ha realizado aproximadamente el 75% del túnel Haulage III, más otras excavaciones en el área de Cordillera.
• Chimenea Riolítica (CHRIOL): Esta unidad corresponde a una roca subvolcánica de composición riolítica y representa el relleno de una caldera volcánica, de ahí su forma cilíndrica la cual se localiza en el sector sur del área. La Chimenea Riolítica presenta una alteración geotécnica fuerte, lo cual incide en sus parámetros resistentes, puede asimilar fácilmente la humedad dando lugar en ocasiones al descostramiento y formación de lajas. Al tratarse de una roca volcánica la variación en la proporción y tamaño de los clastos genera comportamientos geotécnicos diferentes, presentándose en general más competente cuanto más cantidad y mayor tamaño en los clastos presenta. En esta unidad se desarrolló el 25% del túnel Haulage III, los desarrollos del nivel 11 así como la totalidad de las cavernas (Chancador y Caverna Regenerativa). Adicionalmente a estas unidades litológicas, durante la excavación del Haulage III apareció una tercera denominada brecha volcánica.
• Brecha Volcánica: Durante la realización del Haulage III, concretamente en el tramo comprendido entre el PK 1+500 y 1+580 aproximadamente, apareció en dos ocasiones un material heterogéneo, poco consolidado, con clastos heterométricos en una matriz granular de grano grueso poco o nada cementada. Se trató de una brecha volcánica, intruida en la roca de caja (GDRB) a través de una zona de debilidad asociada a procesos magmáticos-hidrotermales. Desde el punto de vista geotécnico representó el material de peor calidad geotécnica excavado, con valores durante un pequeño tramo de Q < 0.1 que fue definido como Roca tipo V.

Además del riesgo geológico-geotécnico implícito de los trabajos subterráneos, la ejecución de las obras se vieron afectadas por singularidades geológico-geotécnicas.

2.2.- Singularidades geológico-geomecánicas

Durante la excavación de las obras, el equipo de geología en terreno realizaba levantamientos del frente definiendo el tipo de roca, la fortificación definitiva, la fortificación de avance a aplicar así como observaciones sobre acuñadura mecanizada y manual, datos estructurales y anomalías geomecánicas observadas.

Sin embargo también se encontraron varias singularidades geotécnicas desfavorables que no estaban contempladas y que pudieron ser ejecutadas con seguridad gracias a la buena coordinación entre todas las partes implicadas. Estas fueron las siguientes:

• Zona de baja cobertera Túnel Cerro Negro: Entre el Pk 761-778 del Túnel Acceso Cerro Negro, se atravesó una zona de baja cobertera con una losa aproximada de 10 a 14 m hasta superficie. Esta zona fue auscultada de manera continua mediante sondajes inclinados a 75°. Presentó elevado lajamiento, sobre todo en el techo, que pudo ser controlado mediante acuñadura mecanizada y manual para luego ser fortificada hasta la frente.
• Zona de múltiples fallas Haulage III: Entre el Pk 3+390 y el 3+339 aparecieron varios sistemas de fallas subparalelas al eje y buzamiento subvertical en condición desfavorable. Estos sistemas generaron cuñas de orden decimétrico a métrico las cuales derivaron en sobrexcavaciones hasta un máximo de aproximadamente 3 m en clave y en menor medida en hastiales.
• Roca altamente fracturada inicio del Chancador: Durante los inicios de la excavación del chancador se encontró roca muy fracturada que dificultó considerablemente el avance y la geometría de diseño. Esta elevada fracturación era debida a la fracturación natural de la roca más la que aportó el daño inducido por las tronaduras masivas durante la construcción de la plataforma Nodo 3500.
• Zona de Brecha volcánica: como se indicó anteriormente, en el Haulage III (Pk 1+500-1+580) se atravesó en dos ocasiones un material granular heterométrico poco consolidado que fue identificado como brecha volcánica. Este material y su zona de influencia fueron clasificados desde Roca tipo 3 hasta Roca tipo 5.

Por otro lado hubo dos zonas clasificadas a priori como sectores complicados o singulares desde el punto de vista geomecánico que finalmente no presentaron mayores problemas. Estos fueron:

• Cambio litológico CHRIOL-GDRB: Esta zona de cambio de litología se atravesó aproximadamente en el Pk 1+020 del Haulage III. Dicha zona se fue presentando como un cambio gradual entre ambas litologías, conservando siempre buenas condiciones geotécnicas.
• Falla Haulage: Una de las zonas que se esperaba con alta complejidad geotécnica fue el cruce de la falla Haulage. Según la información del sondeo realizado cerca del Chivato, donde se reconoció la falla a los 260 m de profundidad con un espesor de 1,0 m, la falla Haulage no representó ningún problema geomecánico.

El periodo invernal en la Cordillera Andina comienza a mediados del mes de abril y perdura hasta inicios del mes de octubre. Durante la ejecución del proyecto se llegaron a vivir numerosos eventos climáticos a lo largo de los tres años en que se han estado desarrollando. Si bien por la situación de todas las áreas se considera como alta montaña, mención especial para los trabajos de excavación del Chancador Primario y Caverna Regenerativa que se desarrollaron en el Nodo 3500, tanto en superficie como subterráneo. Tal y como indica su denominación se encuentran a la cota 3.500 m.s.n.m. A esta altura, además de la buena condición física necesaria para realizar los trabajos, se debe tener en cuenta el intenso frío tanto en el periodo invernal, como en la noche de cualquier estación.

En la siguientes tablas y gráficas se resumen los datos de temperaturas mínimas recogidos por el Centro Nivometereológico de Lagunitas (ubicado en Latitud S 33° 04' 48", Longitud W 70° 15' 04", Cota 2765,5 m.s.n.m. perteneciente a Codelco Chile, División Andina) durante el periodo de invierno de los años 2015-2016.

Además de las bajas temperaturas, se tuvo que hacer frente a grandes nevadas. A continuación se resumen en forma de gráfica las precipitaciones caídas en periodo invernal durante los años 2015 y 2016.

Como consecuencia de los eventos climáticos adversos, otra dificultad añadida fueron las restricciones de caminos debido a avalanchas, niebla, aluviones, que hicieron que no fuera fácil muchas veces poder llegar a los frentes de avance.

En numerosas ocasiones, debido a las fuertes nevadas y el corte de caminos de acceso, fue necesario el encierro de los trabajadores en el interior de la mina para poder continuar con los avances.

Los cambios repentinos de clima, la aparición de tormentas con aparato eléctrico, lluvias y granizos así como fenómenos menos frecuentes pero muy peligrosos como el viento blanco, hicieron que este proyecto, y su consecución fuera aún más difícil.

Aun así las dificultades fueron superadas y se pudo realizar la excavación de la Caverna Regenerativa y Chancador dentro de los plazos contemplados. Para ello se preparó una metodología en la que se atacaban las dos áreas simultáneamente.

En una primera fase, un equipo entró por la parte superior de la caverna regenerativa por el interior mina, mientras que un segundo equipo atacaba el Chancador desde superficie.

Al llegar el equipo 2 a la altura de la caverna, entonces la excavación se hizo en las dos cavernas a la vez.

No obstante, por si las condiciones invernales impedían llegar al encuentro de ambas áreas en las fechas previstas, se tenía estudiado un plan B. Este consistía en dejar un pilar de 7 m de altura en el Chancador y realizar toda la excavación por debajo (finalmente no se tuvo que realizar).

El éxito del proyecto no fue fruto de la casualidad y gracias al esfuerzo y profesionalidad de todo el equipo se hizo posible cumplir con los objetivos y terminar el proyecto sin lamentar accidentes graves o fatales.

Jumbo barrenando.