Download 2. Evaluación GEOLOGIA DEL AREA

“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
INDICE
1.
GENERALIDADES ................................................................................................ 1
1.1.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1
1.2.
UBICACIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO .................................................................. 2
1.3.
OBJETIVO ............................................................................................................. 2
1.4.
ASPECTOS TÉCNICOS Y METODOLOGÍA DE TRABAJO ................................... 2
2.
Evaluación GEOLOGIA DEL AREA ..................................................................... 3
2.1.
GEOMORFOLOGÍA DEL ÁREA DE INTERÉS....................................................... 3
2.2.
ESTRATIGRAFÍA ................................................................................................... 3
2.3.
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL. ................................................................................ 4
2.4.
ASPECTOS GEODINÁMICOS ............................................................................... 5
2.4.1
Geodinámica Externa. ............................................................................................................ 5
2.5.
GEOLOGÍA ECONÓMICA...................................................................................... 6
2.6.
ALTERACIÓN HIDROTERMAL .............................................................................. 7
2.7.
ESTABILIDAD FÍSICA DEL TAJO .......................................................................... 8
3.
INVESTIGACIóN DE CAMPO ................................................................................ 9
3.1.
EVALUACIÓN GEOMECÁNICA DE LA MASA ROCOSA ...................................... 9
4.
ENSAYOS DE LABORATORIO........................................................................... 11
4.1.
ENSAYO DE CARGA PUNTUAL EN ROCA ........................................................ 11
4.2.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ROCA ......................................... 12
5.
Determinación de los parámetros físico mecánicos del MACIZO ROCOSO .. 13
5.1.
PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA ............................................................. 13
5.2.
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO ............................................................ 15
5.3.
CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE BIENIAWSKI (1979) ................................ 15
5.4.
SISTEMA Q DE BARTON (1974) ......................................................................... 19
5.5.
CRITERIO EMPÍRICO DE HOEK Y BROWN ....................................................... 20
6.
Estabilidad de tajos ............................................................................................ 20
6.1.
VALORACIÓN SMR ............................................................................................. 20
6.2.
GRADO DE ESTABILIDAD DE TALUDES ........................................................... 21
7.
Estabilidad de taludes en Macizos Rocosos .................................................... 24
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7.1.
FALLA TIPO PLANAR .......................................................................................... 24
7.2.
FALLA TIPO CUÑA .............................................................................................. 24
7.3.
FALLA POR VOLTEO .......................................................................................... 24
8.
Análisis del Peligro Sísmico .............................................................................. 27
9.
Zonificación geomecánica ................................................................................. 27
9.1.
ZONA 1 ................................................................................................................ 27
9.2.
ZONA 2 ................................................................................................................ 28
9.3.
ZONA 3 ................................................................................................................ 28
9.4.
ZONA 4 ................................................................................................................ 29
10.
CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES ........................................................ 31
10.1. CONCLUSIONES ................................................................................................. 31
10.2. RECOMENDACIONES ........................................................................................ 32
11.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 34
ANEXO A:
ANEXO B:
ANEXO C:
ANEXO D
Valorización del Macizo Rocoso (RMR y SMR)
Resultados de Laboratorio
Análisis de Discontinuidades
Análisis de Discontinuidades de Diseño
PLANOS
Plano 1:
Plano 2:
Plano 3:
Plano 4:
Geología del tajo
Perfiles Geológicos del tajo
Perfiles Geológicos del tajo
Zonificación del Tajo
PANEL FOTOGRÁFICO
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Estudio Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa
1.
GENERALIDADES
1.1.
Introducción
El proyecto mina Santa Rosa a sido explorada en dos etapas: La primera en los años 1990
– 1991, la segunda etapa se exploro en los años 1996 – 1999 por la empresa MDH S.A.;
habiéndose desarrollado 90 tal de perforación con un total de 7360 m.
Aruntani SAC, en el año 2001, inicia las actividades de preparación, desarrollo y
explotación en el yacimiento Santa Rosa, del distrito geológico Cacachara, ubicado en el
Cerro Cotañani a 2.5 Km. al este de la antigua mina Cacachara, en el distrito de Santa
Rosa, provincia del Collao, departamento de Puno.
El proyecto minero actual incluye el cierre definitivo de la mina incluido el tajo abierto,
como parte del desarrollo del citado proyecto, ARUNTANI S.A.C. contrató los servicios de
la empresa especializada CESEL S.A. para la ejecución del presente estudio, el cual tiene
como objetivo evaluar las condiciones de la estabilidad para fines de Cierre, de los taludes
del Tajo Santa Rosa, en función de los planes de minado y previa determinación de los
parámetros requeridos, a fin de recomendar los ángulos de taludes adecuados, para fines
de cierre de operaciones de explotación minera.
Para cumplir con el objetivo mencionado, fue necesario realizar trabajos de campo,
laboratorio y gabinete. En una primera etapa mediante una evaluación visual producto del
cual surgió la necesidad de hacer el presente estudio. En una Segunda etapa, el estudio
estuvo orientado a la ejecución de investigaciones básicas y levantamiento geológico a
detalle, con el fin de obtener la información necesaria, que permitió evaluar los factores
principales del control de la estabilidad, y estimar los parámetros geomecánicos básicos.
Como parte de las investigaciones básicas, se ha hecho una caracterización detallada de
la masa rocosa de los tajos desde el punto de vista de su estructura y calidad, basándose
en el mapeo geotécnico de los afloramientos rocosos y de los testigos de las perforaciones
diamantinas ejecutadas como parte de la exploración del yacimiento. Esta caracterización
condujo a la zonificación geomecánica de ambos tajos. Por otro lado, se determinaron
basándose en ensayos realizados in-situ y en laboratorio las propiedades físicas y
parámetros de resistencia de la roca intacta, de las discontinuidades y de la masa rocosa.
También se evaluaron las condiciones de presencia de agua y las condiciones sísmicas
del lugar.
Como parte de la evaluación de las condiciones de estabilidad, se realizaron un número de
análisis, con datos de entrada establecidos en las investigaciones básicas, lo cual condujo
a establecer los ángulos de taludes.
Como resultado del trabajo realizado, se dan las recomendaciones sobre los ángulos de
los taludes más adecuados para el Tajo Santa Rosa y las consideraciones a tenerse en
cuenta a futuro para mantener estables estos taludes.
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1.2.
Ubicación del Área en Estudio
El Proyecto Minero Santa Rosa está ubicado en la jurisdicción del distrito de Santa Rosa,
Provincia El Collao, Departamento de Puno; a aproximadamente 30 kilómetros al oeste de
la capital del distrito; ver Figura Nº 01-IN. Geográficamente el área está enmarcada en las
coordenadas siguientes:
S 8 157 0730 N a S 8 161 700 N
W 384 270 E a W 393 120 E
Hidrográficamente el Proyecto Minero Santa Rosa se ubica en la cuenca alta del río Tambo,
en la cuenca del río Cacachara, específicamente entre las quebradas Acosiri y Cotañani.
1.3.
Objetivo
El objetivo del estudio es evaluar el comportamiento o condiciones de estabilidad de la
masa rocosa del tajo Santa Rosa de la Unidad - Minera Santa Rosa, con el fin de tener
taludes de tajo con ángulos físicamente estables, previa determinación de los parámetros
requeridos, apoyando así al planeamiento y diseño del cierre de mina.
Los alcances del estudio fueron:
1.4.

Realizar investigaciones básicas sobre las condiciones geomecánicas de la masa
rocosa.

Evaluar las condiciones de estabilidad de los taludes.

Recomendar los ángulos de taludes más adecuados, compatibilizando los criterios de
seguridad, economía y procedimientos operacionales, para los taludes del tajo Santa
Rosa.
Aspectos Técnicos y Metodología de Trabajo
El estudio realizado, combinó observaciones y acopio de información de campo, pruebas de
campo y laboratorio, y trabajos de gabinete, utilizando técnicas adecuadas, seleccionadas
entre las alternativas disponibles. Los aspectos técnicos materia del estudio, fueron los
siguientes:
Con la finalidad cumplir el objetivo, se programó las siguientes actividades:
-
Recopilación y revisión de toda la documentación existente.
Geología del área en evaluación.
Evaluación Geomecánica del macizo rocoso.
Análisis de estabilidad de taludes.
Evaluación geotécnica.
Conclusiones y recomendaciones.
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2.
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2.1.
Geomorfología del Área de Interés
Los rasgos geomorfológicos presentes en el área donde se ubica el yacimiento “Santa
Rosa” son el resultado de procesos Vulcanogénicos y Tectónicos complementado por los
procesos de geodinámica interna y externa, así como sus agentes de meteorización que
ha modelado el rasgo morfológico actual de la región.
Por lo general el relieve es ondulado y en las altas cumbres se observa la presencia de
material de derrumbe sobre las laderas de los cerros, producto de la erosión y
meteorización que han sufrido las rocas emplazadas en la zona.
El perfil de los valles son en “U” producto de la glaciación, además por encontrarse cerca
de las laderas de los cerros las quebradas son poco profundas.
Los cauces de las corrientes de agua presentes no son profundos por estar en una zona
de pendiente baja y en zonas más llanas estas aguas forman bofedales y pequeñas
lagunas.
Las planicies y las quebradas se encuentran emplazadas entre los 4,000 msnm. y los
4,500 msnm, mientras que las montañas y aparatos volcánicos con la presencia de nieve
perpetua en la cumbre están sobre los 5,200 msnm., de donde provienen las aguas
presentes en la zona, Ver plano 1, 2 y 3.
2.2.
Estratigrafía
Volcánico Matalque.
Se ha denominado volcánico Matalaque a una secuencia de rocas volcánicas constituidas
por derrames andesíticos, dacíticos y traquíticos, con algunas intercalaciones de brechas
de flujo y escasos sedimentos arenosos abigarrados, afloramientos conspicuos se
exponen en el tramo medio y superior del río Tambo, en el flanco derecho del valle
Carumas y en la quebrada Pachas.
La secuencia litológica en la quebrada Pachas, la base está constituida por derrames
andesíticos densos de color gris verdosos con pasta afanítica, en la que destacan cristales
de horblenda alineados paralelamente al contacto; hacia arriba continúan lavas pardorojizas de naturaleza dacítica que pasan a un aglomerado de color rojizo a chocolate con
venas de calcita, y aglomerados gruesos con clastos de naturaleza volcánica que
alcanzan hasta 16 cm. De diámetro con predominio de clastos de 3 a 4 cm, distribuidos en
matriz areno – tufacea.
Grupo Toquepala
La litología de esta unidad es variada, consistiendo principalmente de derrames
volcánicos. Los niveles inferiores presentan bancos gruesos de andesitas de pasta fina, de
color violáceo a chocolate en superficie fresca y por alteración adquieren colores
abigarrados. Sobre estas rocas yacen bancos de riolitas gris clara a parda en fractura
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fresca, y que por alteración pasan a colores rosados amarillentos a ligeramente rojizos.
Los minerales ferrosos se encuentran intensamente alterados, lo que da lugar a la
coloración rojiza en mención, manifestaciones de seritización también se hacen presentes
en algunos horizontes. En los niveles superiores se han reconocido brechas de flujo de
color verde, derrames andesíticos epidotizados y hacia el techo se presentan bancos
gruesos de dacítas y andesitas grises de tono violáceos por alteración.
Formación Capillune
El nombre de esta formación fue dado por S. Mendívil (1965) quién estudio las
características litológicas de la sección tipo, ubicadas en las vecindades de la localidad de
Capillune, la litología presente consiste en una serie sedimentaria lacustre, compuesta por
conglomerados, areniscas, piroclasticos, limolitas y arcillas con coloraciones grises,
blanco-amarillentas y verdosas.
La uniformidad litológica y textural de la formación, son frecuentes en extensos
afloramientos, topográficamente, conforma pequeñas lomadas de cumbres más o menos
horizontales, conforman tierras bajas que cubren amplias zonas, existe la presencia de
lentes de areniscas conglomerádicas dentro de una matriz tufácea, cuyos elementos son
subangulosos a subredondeados; también es frecuente la ocurrencia de limolitas de color
amarillento, en capas de 20-25 cm; rocas piroclásticas consistentes en tufos líticos, lapilli y
pómez, se presentan en bancos lenticular dentro de la secuencia.
Grupo Barroso
Se conoce con este nombre a un complejo de rocas volcánicas, que fueron descritas por
WILSON y GARCIA (1962), el nombre proviene de la cordillera del Barroso ubicada en el
cuadrángulo de Palca (Departamento de Tacna). Posteriormente S. Mendívil (1965)
diferencia tres unidades dentro de este complejo de rocas extrusivas, las mismas que de
abajo hacia arriba son descritas con los siguientes nombres: volcánico Chila, volcánico
Barroso y volcánico Purupurine.
En el área que nos ocupa, solo se ha podido observar los niveles inferior y medio,
habiéndose distinguido en consecuencia el volcánico Chila y el volcánico Barroso, por lo
que se supone que estas unidades tienen un amplia distribución en el sector Sur del país.
Los materiales originados por estas fases efusivas constituyen la unidad geomórfica
descrita con el nombre de Arco de Barroso, la misma que representa la expresión positiva
de la fosa marina de América (Mendívil 1965). Los productos corresponden a las últimas
pulsaciones de la actividad magmática del tipo lávico, fisural y central.
2.3.
Geología Estructural.
La geología estructural en el área de evaluación del tajo Santa Rosa, con los trabajos de
cartografiado e interpretación en campo ha permitido confeccionar un plano de Litológico estructural para toda el área del tajo, el mismo que se adjunta al presente informe.
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Se ha definido una tendencia de rumbo promedio NW, controlada por la falla Mauruma en
el cual se emplaza el yacimiento Santa Rosa.
El rasgo estructural más importante que se aprecia en el yacimiento y al cual se asocian
los cuerpos de mineral de mayor ley lo constituye una Falla Normal (Falla Cotañani) de
rumbo N30W con buzamiento de 45° al Este, cortando el centro hidrotermal Cotañani y el
control estructural subvertical de dirección E – W (Falla Mauruma), las cuales forman una
zona de debilidad importante por donde aprovecharon los fluidos hidrotermales para
mineralizar las rocas hospedantes de la zona.
Uno de los sistemas de estructuras más acentuados que se observa en el sector del
“anfiteatro”, donde se tiene un patrón estructural NW, con fracturas y fallas abiertas
dispuestas de manera subvertical que en ocasiones buzan levemente al Oeste.
La identificación de los sistemas de fallas presentes se convierten en guías geológicas
muy importantes para el control de la mineralización además de ser de gran ayuda para la
interpretación y entendimiento de la ocurrencia geodinámica del tajo Santa Rosa.
2.4.
Aspectos Geodinámicos
El concepto de geodinámica se refiere a todos los procesos de transformación física y
química, sean exógenos o endógenos, que operan ininterrumpidamente en la corteza
terrestre modificando su morfología y estructura, de tal manera que hacen del paisaje
observado una geoforma en constante cambio, algunos de estos fenómenos ocurren en
periodos de escala geocronológica con pocas o nulas probabilidades de afectar la zona
donde ocurren, mientras que otro pueden acontecer incidiendo negativamente.
Se clasifican en Geodinámica Externa y Geodinámica Interna, por ende dado el nivel de
evaluación y
de incidencia de estos aspectos geodinámicos vamos a tratar la
Geodinámica Externa, puesto que actúan directamente sobre la inestabilidad de los
taludes en el tajo Santa Rosa, además de los fluidos hídricos y erosión eólica.
En el Tajo Santa Rosa se ha podido determinar lo siguiente:
2.4.1
Geodinámica Externa.
Este concepto esta referido a los procesos geodinámicos que operan en la parte superior
o externa de la corteza terrestre y que eventualmente pueden incidir en algún aspecto
sobre el área del yacimiento y estos son: Los Flujos Hídricos, Inestabilidad de Taludes y
la erosión eólica
Los Flujos Hídricos
Esta relacionada a la escorrentía y a las filtraciones de las aguas producto de el deshielo
que existe en la zona, a través de las morrenas marginales depositadas en las vertientes
de las quebradas. Sé a podido identificar dos quebradas de escorrentías en el flanco Este
del tajo cotañani en esta época del año (verano) se mantienen secas y estables, pero en
las estaciones del año donde en la zona se generan lluvias, granizadas y nevadas, se
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reactivan ocasionando debilitamiento en el talud y arrastrando materiales de las partes
superiores, además de percolación de los flujos hídricos afectando a las rocas con
alteración argilica avanzada y a las rocas que por su propia constitución física no ofrecen
resistencia como por ejemplo el tufo laminar de composición riodacitica que se encuentra
en el banco 4863 que han provocado asentamientos y grietas visibles en la zona.
Inestabilidad de Taludes
La inestabilidad de un talud corre peligro cuando ocurren fenómenos naturales como
derrumbes, deslizamiento de suelos o desprendimientos de rocas que pueden afectar la
superficie de rodadura de los caminos de acceso hacia las labores mineras, entre los
principales elementos condicionantes de tales fenómenos podemos mencionar a la
gravedad y la saturación del suelo con agua, lo cual modifica su factor de cohesión
interna proporcionándole al suelo características plásticas o incluso en caso extremo, lo
induce a adoptar un comportamiento líquido ante la influencia de la gravedad.
Y es lo que se ha podido identificar como ya se menciono anteriormente, dado el tipo de
explotación que ha seguido Compañía Minera Aruntani de extraer todo el mineral posible
de los bancos, no ha seguido una política de estabilidad de los mismos puesto que en
varios frentes del tajo carece de bancos adecuados, ocasionando en algunos casos
pendientes muy pronunciadas; esto agrava la situación en el frente Este del tajo Cotañani,
puesto que este frente presenta una roca poco competente que aparece en el banco 4863
y que sirve de base para las rocas que se superponen y donde se han originado grietas de
consideración.
Erosión Eólica
El riesgo de erosión Eólica si bien es cierto no es muy determinante, los vientos causan
constantes desprendimientos de material que se encuentra en los taludes del tajo, algunos
casos son solamente pequeñas masas de finos y en otros casos fragmentos de roca de
regular dimensión que desencadenan en desprendimientos de rocas más grandes, en
zonas donde el talud es muy vertical.
2.5.
Geología Económica
La característica del depósito minero de Santa Rosa es la de ser un yacimiento epitermal
de alta sulfuración, el mismo que se encuentra enclavado en el arco volcánico Cenozoico
del Sur del Perú, la mineralización presente ocurren en contextos geológicos diferentes.
La zona de mayor interés económico se circunscribe al desarrollo de un centro
hidrotermal, en un plug de composición riolítica con la intersección de la falla Cotañani y la
falla Mauruma que controla los cuerpos de mineral de alta ley.
Cuenta con un zoneamiento vertical típico de los sistemas epitermales observándose en
la cima una estructura en forma de sombrero de roca volcánica del tipo ópalo gris
fuertemente fracturado bajo el cual se tiene niveles de sílice masiva, sílice residual y varios
tipos de ensamble sílice-alunita.
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Al Este del centro hidrotermal principal aparece un segundo tipo de mineralización
asociado a un sistema de estructuras subverticales de orientación NE el cual es cortado
por una falla E-W (Falla Mauruma) y fracturas N-S denominándose el área como
Anfiteatro.
La roca alterada presenta evidencia de eventos múltiples de alteración con oro en un
contexto de argilización avanzada (Qz-Sr-Al) con cuerpos de brecha silícea fuertemente
oxidados y brechas sílice-alunita.
La argilización presente en el tajo Santa Rosa, es producto de la alteración que ha sufrido
la roca andesítica porfiritica, la cual al estar expuesto en superficie se altera y da como
resultado una Limonita que es un óxido de fierro.
Una de las explicaciones para determinar la presencia de minerales con contenido
aurífero, es el hecho de tener dos controles estructurales de rumbo N-W (Falla Cotañani) y
E-W (Falla Mauruma) además de estructuras N-S, propiciando una zona de debilidad la
cual ha facilitado el paso de los fluidos hidrotermales mineralizantes.
La zona Este, en los bancos superiores (Anfiteatro) muestra el desarrollo de la alteración
en andesitas porfiríticas de grano fino-medio con un aspecto de capas que buzan
ligeramente al Oeste con una inclinación no mayor a los 10 grados. Esta roca cristalina se
asocia al evento Barroso el cual es un metalotecto de sumo interés para las actividades de
prospección.
Infrayaciendo a esta unidad litológica hacia el lado Este de la Falla Cotañani aparece una
secuencia fragmental de brechas y lapillis sobre estratos delgados de tufos laminares y
poco competentes y tufos ácidos (tal evento podría asociarse al volcánico Puno o Maure),
resulta complicada su definición, más aún cuando la roca se encuentra obliterada.
2.6.
Alteración Hidrotermal
En tiempos pretéritos hubo influencia de fluidos hidratados y mineralizantes, a altas
temperaturas, que circularon por zonas de debilidad de las rocas pre-existentes,
ocasionando en ellas alteraciones químicas y/o relleno en las fracturas, superficies de
estratificación, etc, de minerales metálicos o no metálicos, en forma de venas, diques o
diseminados como es el caso del proyecto Santa Rosa, a estos cambios químicos y físicos
se les llama alteración hidrotermal.
El zoneamiento presente en el tajo Santa Rosa del tope a la base del sistema es el
siguiente:
Opalo
Esta presente en la cima del centro hidrotermal con intenso grado de fracturamiento y en
ocasiones brechado, el opalo en Cotañani es de color gris con matices que llegan a negro,
es común encontrar gradaciones a sílice amorfa y calcedonia con cristales de azufre
rellenando cavidades.
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Sílice Masiva
Representado mayormente por sílice gris muy fracturada y ocasionalmente brechada, se
nota la ocurrencia de pirita masiva diseminada y hematita rellenando cavidades y
cubriendo los planos de fractura.
Sílice Residual
Constituido por vuggy sílica y sílice granular compacta o terrosa pulverulenta, hay al
presencia de escorodita y cristales de baritina en la sílice porosa, la presencia de óxidos
de fierro es limitada, presentándose en el campo una coloración verdosa con tonos
amarillo pálido.
Sílice-Alunita
Es la alteración con mayor ocurrencia en el campo, evidenciándose en los trabajos de
mapeo geológico del sector Cotañani.
Se observa una sílice microgranular compacta de color gris con patinas de escoradita,
además de jarosita y goetita rellenando cavidades o tapizando fracturas. La alunita es muy
fina que puede ser de color blanco o transparente, las texturas de lixiviación son comunes
siendo la roca porosa (Vuggy Silica);
Sílice opalina gris fuertemente fracturada con diseminaciones de pirita, la alunita se
encuentra cristalizada rellenando fracturas y cavidades;
Se pudo observar también una sílice gris granular compacta con presencia de cavidades
por lixiviación, la alunita por lo general es de color rosada, polvorulenta y rellana fracturas.
Sílice-Clay
Aparece con mayor persistencia sobre los límites Este y Sur del Tajo, es común el
intercrecimiento silice-clay en la matriz de la roca con argilización de los cristales
(caolinización).
Clay Gris-Pirita
Se da con mayor frecuencia en la zona del “anfiteatro” al Este del centro hidrotermal
Cotañani, la roca es una andesita de textura porfirítica con diseminaciones de pirita
masiva y cristalizada.
2.7.
Estabilidad Física Del Tajo
En lo que respecta a la estabilidad física de los tajos debe de considerarse las siguientes
alternativas:
 Relleno con material de desmonte.
 Tendido de taludes a través de corte y/o relleno.
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Si se opta por rellenar el tajo con material de desmonte puede no resultar económico por
la magnitud del volumen considerado de material a remover, lo que implica un costo. Esta
posibilidad podría tenerse en consideración, si el costo de traslado del material fuese
asumido como parte de operación de otro tajo en explotación, lo que implicaría que el
cierre sería progresivo, depositándose el desmonte de la explotación de otro tajo en
operación o utilizar el material acumulado en los botaderos aledaños al tajo.
En lo que respecta a considerar la alternativa del cierre del tajo mediante el tendido de los
taludes es necesario tener un sistema de canales periféricos que eviten el ingreso de
aguas de escorrentia y entren en contacto con los bancos que tienen composición piritosa
y drenen agua de composición ácida.
El tendido final de los taludes estará determinado por el estudio Geotécnico producto de
este informe.
Por lo observado en el campo la explotación del tajo Santa Rosa no ha sido uniforme
desde superficie, esto se debe a la topografía del terreno y al tipo de roca además del
estado de fracturación en la que se encuentra, ya que en la parte Norte se observa un
talud frontal, estando ubicado en una cota distinta a la zona Sur, haciéndose evidente un
desnivel que dejaría la cara de un talud en el tajo expuesta, por lo tanto no podrá ser
utilizado como laguna artificial o adecuarla como poza de sedimentación.
3.
INVESTIGACIÓN DE CAMPO
Los trabajos de exploración de campo fueron ejecutados por el personal técnico de
CESEL S.A. y el trabajo fue realizado del 12 al 16 de Julio del 2006. Estos trabajos
consistieron en el mapeo geológico a detalle del Tajo Santa Rosa, así mismo, la
caracterización del macizo rocoso el cual concluirá en el mapeo geomecánico de
afloramientos rocosos superficiales.
En la evaluación de taludes se tiene lo siguiente:
-
Evaluación Geomecánica (estaciones geomecánicas y obtención de muestras de
roca).
Obtención de muestras disturbadas.
Las muestras de suelos y roca pertenecen al talud, y son obtenidas superficialmente. Las
muestras de suelo serán ensayadas para su clasificación y las rocas serán sometidas al
ensayo de carga puntual. Las muestras inalteradas corresponden a las paredes del talud y
servirán para su clasificación.
3.1.
Evaluación Geomecánica de la Masa Rocosa
El comportamiento de un macizo rocoso está directamente relacionado con el número de
familias de discontinuidades existentes, su distribución espacial y orientación; por lo que
es necesario realizar esta evaluación.
La caracterización litológica y estructural del macizo rocoso, se realizó en el afloramiento
rocoso en superficie mediante el uso de líneas de detalle (líneas microtectónicas); este
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mapeo geológico estructural de las discontinuidades consiste básicamente en la medición
detallada de la orientación de los planos (juntas, estratificaciones y fallas) que cortan el
macizo rocoso. También se evalúa la alteración/meteorización, estructura, rugosidad,
persistencia, espaciamiento de las discontinuidades, para ser incorporadas en la
clasificación del macizo rocoso y en la determinación de las familias principales de
discontinuidades, para lo cual se utilizó el sistema de Clasificación Geomecánica de
Bieniawski (1979), denominado índice RMR.
El sistema de valoración del macizo rocoso (Rock Mass Rating), también conocido como
Clasificación Geomecánica, fue desarrollado por Bieniawski durante los años de 1972 a
1973, modificado con los años conforme más casos históricos llegaron a estar disponibles,
y adecuado a las normas y procedimientos internacionales (Bieniawski, 1979). Este
método es aceptado debido a su inherente facilidad de uso y versatilidad en la práctica de
la ingeniería, involucrando túneles, cámaras, minas, taludes y cimentaciones.
El sistema RMR, cuenta con cinco parámetros básicos:
Resistencia de la Roca Intacta
Designación de la Calidad de la Roca (RQD)
Espaciamiento de Discontinuidades
Estado de las Discontinuidades
Condiciones de Agua Subterránea
La clasificación RMR ha sido complementada con factores de reducción que dependen de
la relación de los elementos de orientación de las discontinuidades con la obra de
ingeniería, así como de los métodos de excavación. Romana (1984), hace una aplicación
del sistema a taludes, describiendo las condiciones de estabilidad.
Del análisis realizado con la metodología descrita, se obtiene los siguientes resultados:
Cuadro N°3.2.1
Evaluación Geomecánica del Macizo Rocoso
RMR
SMR
Descripción
57
41
Regular
4
54
47
Regular
45
20
45
45
Regular
ES-04
40
15
45
45
Regular
ES-05
ES-06
ES-07
41
45
43
16
20
38
41
45
43
7
11
9
Muy mala
Muy mala
Muy mala
ES-08
56
31
56
56
Regular
ES-09
56
31
56
56
Regular
Ubicación
Básico
Ajustado
Seco
ES-01
57
32
ES-02
54
ES-03
IINFORME FINAL Rev. A
Estabilidad
Parcialmente
estable
Parcialmente
estable
Parcialmente
estable
Parcialmente
estable
Muy inestable
Muy inestable
Muy inestable
Parcialmente
estable
Parcialmente
estable
Tipo de Falla
P
P
P
P
P
P
P
P
P
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10
“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
RMR
Ubicación
SMR
Descripción
59
47
Regular
53
46
Regular
Básico
Ajustado
Seco
ES-10
59
34
ES-11
53
28
Estabilidad
Tipo de Falla
Parcialmente
estable
Parcialmente
estable
P
P
P: Falla planar
En el Anexo A: Valorización del Macizo Rocoso (RMR y SMR)
4.
ENSAYOS DE LABORATORIO
4.1.
Ensayo de Carga Puntual en Roca
Este ensayo tiene como objetivo estimar la resistencia de la compresión simple de la roca
intacta, que será usada para determinar los parámetros físico mecánicos del macizo
rocoso. El ensayo se realizó siguiendo la norma ASTM D-5731. El ensayo fue realizado
en el laboratorio geotécnico de CESEL S.A. y consistió en comprimir la muestra de roca
entre dos puntos situados en generatrices opuestas, realizando así la deformación y falla
de la roca.
Cuadro Nº 4.1.1
Resultado del Ensayo de Carga Puntual
Ubicación
Muestra
Tipo de Roca
Dureza
ES-01
M-1
Riolita
ES-02
M-1
ES-03
Resistencia a la compresión simple (MPa)
Máximo
Mínimo
Promedio
R5
305,5
179,4
243,1
Riolita
R4
316,3
64,3
173,7
M-1
Riolita
R4
106,7
23,1
58,1
ES-04
M-1
Riolita
R4
142,9
68,6
104,6
ES-05
M-1
Andesita
R4
121,5
39,4
70,2
ES-06
M-1
Riolita
R4
127,0
46,8
73,0
ES-07
M-1
Andesita
R4
80,1
43,1
62,3
ES-08
M-1
Riodasita brechada
R5
210,9
69,0
142,9
ES-09
M-1
Riodasita brechada
R5
210,9
69,0
142,9
ES-10
M-1
Riolita
R5
148,6
52,8
11,9
ES-11
M-1
Andesita
R5
154,0
81,7
124,0
Siendo el Rango de Dureza el siguiente:
R1 : Roca muy débil
(1,0 - 5,0 MPa)
R2 : Roca débil
(5,0 - 25,0 MPa)
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
R3 : Roca media
R4 : Roca dura
R5 : Roca muy dura
R6 : Roca extremadamente dura
(25,0 - 50,0 MPa)
(50,0 - 100,0 MPa)
(100,0 - 250,0 MPa)
( > 250 MPa)
En el Anexo B: Ensayos de Laboratorio, se presentan los certificados de los ensayos de
laboratorio realizado,
4.2.
Ensayo de Propiedades Físicas de la Roca
Con las muestras de roca extraídas en las calicatas y taludes rocosos, se realizaron
ensayos para determinar las propiedades físicas de la roca,
Los ensayos fueron realizados en el Laboratorio Geotécnico de CESEL S.A. y bajo las
Normas ASTM respectivas, los ensayos realizados son:
Gravedad especifica (ASTM C - 9783).
Porosidad (ASTM C - 9783).
Absorción (ASTM C - 9783) y
Densidad (ASTM D – 2937).
En el siguiente Cuadro 4.2. se resumen los resultados obtenidos de las muestras extraídas
del talud rocoso.
Cuadro Nº 4.2.1
Resumen de los Ensayos de Propiedades Físicas de Roca
Ubicación
Banco
Muestra
Porosidad
Absorción
Densidad
(%)
(%)
(g/cm3)
Tipo de Roca
ES-01
4815
M-1
Riolita
1,95
1,99
2,40
ES-02
4815
M-1
Riolita
3,16
3,29
2,41
ES-03
4815
M-1
Riolita
8,40
9,17
1,91
ES-04
4809
M-1
Riolita
3,81
3,96
2,39
ES-05
4880
M-1
Andesita
4,09
4,26
2,20
ES-06
4865
M-1
Riolita
9,48
10,47
1,83
ES-07
4889
M-1
Andesita
6,43
6,87
1,95
ES-08
4880
M-1
Riodasita brechada
3,04
3,13
2,30
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
ES-09
4880
M-1
Riodasita brechada
3,04
3,13
2,30
ES-10
4875
M-1
Riolita
3,15
3,26
2,18
ES-11
4887
M-1
Andesita
1,99
2,03
2,47
En el Anexo B Ensayos de Laboratorio, se presentan los certificados de los ensayos de
laboratorio realizado.
5.
DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS FÍSICO MECÁNICOS DEL
MACIZO ROCOSO
Uno de los principales problemas para la determinación de la capacidad de soporte en el
basamento rocoso, es la estimación de las propiedades de resistencia y deformación del
macizo rocoso, para fines del presente informe, se ha realizado ensayos en la roca intacta
para determinar con base a éstos, los parámetros del macizo rocoso.
5.1.
Propiedades de la Roca Intacta
La densidad o peso específico de la roca se ha determinado de los ensayos de laboratorio.
Los siguientes Cuadros resumen los valores encontrados en el laboratorio y el valor
asumido para el análisis del macizo rocoso.
Cuadro Nº 5.1.1
Valores de la Densidad de Roca
Densidad ( KN/m3)
Ubicación
Tipo de Roca
ES-01
Laboratorio
Asumido
Riolita
23,50
23,50
ES-02
Riolita
23,60
23,50
ES-03
Riolita
18,70
19,00
ES-04
Riolita
23,50
23,50
ES-05
Andesita
21,60
22,00
ES-06
Riolita
17,90
18,00
ES-07
Andesita
19,10
19,00
ES-08
Riodasita brechada
22,60
23,00
ES-09
Riodasita brechada
22,60
23,00
ES-10
Riolita
21,30
22,00
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
Densidad ( KN/m3)
Ubicación
Tipo de Roca
ES-11
Andesita
Laboratorio
Asumido
24,20
24,00
La Evaluación Geomecánica de las rocas y la resistencia a la compresión simple se ha
determinado del ensayo de carga puntual realizado en las muestras obtenidas.
El siguiente Cuadro presenta un resumen los valores obtenidos en laboratorio:
Cuadro Nº 5.1.2
Resumen de los valores obtenidos del Ensayo de Carga Puntual
Ubicación
Tipo de Roca
Resistencia a la Compresión
Simple c (MPa)
Laboratorio
(Min, – Máx)
Asumido
ES-01
Riolita
179,40 - 304,50
200
ES-02
Riolita
64,30 – 316,30
150
ES-03
Riolita
23,10 – 106,70
80
ES-04
Riolita
68,60 – 142,90
100
ES-05
Andesita
39,40 – 121,50
75
ES-06
Riolita
46,80 – 127,00
80
ES-07
Andesita
43,10 – 80,10
60
ES-08
Riodasita brechada
69,00 – 210,90
150
ES-09
Riodasita brechada
69,00 – 210,90
150
ES-10
Riolita
52,80 – 148,60
90
ES-11
Andesita
81,70 – 154,00
110
El ángulo de fricción interna de la roca intacta y el módulo de elasticidad se asumió de los
valores propuestos por Hoek y Brown (1981), con el valor asumido para la fricción se
determina la cohesión de la roca intacta usando la relación propuesta por Mohr-Coulomb.
C  c
1  sen 
2. cos 
donde:
c
= Valor asumido de la resistencia a la compresión simple en MPa
El siguiente Cuadro resume los valores determinados:
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
Cuadro N° 5.1.3
Propiedades de la roca Intacta
5.2.
Ubicación
Tipo de Roca
Angulo de
fricción
()
Cohesión
(c)
MPa
ES-01
Riolita
33.5
285
ES-02
Riolita
32.0
270
ES-03
Riolita
27.5
225
ES-04
Riolita
25.0
200
ES-05
Andesita
25.5
205
ES-06
Riolita
27.5
225
ES-07
Andesita
26.5
215
ES-08
Riodasita brechada
33.0
280
ES-09
Riodasita brechada
33.0
280
ES-10
Riolita
34.5
295
ES-11
Andesita
31.5
265
Propiedades del Macizo Rocoso
Existen métodos y ensayos aproximados para determinar la resistencia al corte de
macizos rocosos sin necesidad de efectuar ensayos de corte en la muestra a gran escala;
entre los ensayos se tiene los siguientes métodos:
-
5.3.
Clasificación Geomecánica de Bieniawski (1979)
Sistema Q de Barton (1974)
Criterio Empírico de Hoek y Brown
Clasificación Geomecánica de Bieniawski (1979)
El sistema de valoración del macizo rocoso, RMR (Rock Mass Rating), también conocido
como Clasificación Geomecánica, fue desarrollado por el profesor Z.T. Bieniawski y
considera cinco parámetros básicos.
-
Resistencia de la Roca Intacta.
Designación de la Calidad de la Roca (RQD).
Espaciamiento de Discontinuidades.
Estado de las Discontinuidades,
Condiciones de Agua Subterránea,
El valor de la resistencia de la roca intacta será considerado de los resultados del ensayo
de carga puntual a la cual fueron sometidas las muestras extraídas del tajo.
El espaciamiento de las discontinuidades corresponde a la separación existente entre
cada familia de discontinuidades.
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
El estado de las discontinuidades evaluará la apertura de cada discontinuidad, la
rugosidad de sus paredes, el relleno existente y el grado de intemperización.
Las condiciones del agua subterránea evalúa el estado seco, húmedo, mojado, de goteo o
presencia de flujo en el macizo rocoso.
Para la determinación del valor de RQD se empleo la siguiente metodología:
Indice de calidad de la roca (RQD)
EL RQD es una modificación del porcentaje de núcleos de recuperación, el cual solo
incorpora las piezas sanas de los núcleos que tienen una longitud igual o mayor a 100mm,
Este índice cuantitativo ha sido ampliamente utilizado como un indicativo para identificar
zonas de mala calidad de la roca.
Cuadro N° 5.3.1
Indice de Calidad de Roca (RQD)
RQD (%)
Calidad de la roca
< 25
Muy pobre
25 a 50
Pobre
50 a 75
Regular
75 a 90
Buena
90 a 100
Excelente
Un procedimiento para medir el RQD se muestra en la figura N°1 se debe indicar que los
mayores porcentajes del RQD incluyen solo las piezas sanas de los núcleos con
longitudes mayores o iguales a 100mm, los que son sumados y divididos para la longitud
total del muestreo que se realiza. De este modo, las piezas de los núcleos que no son
duras y sanas no deben ser tomadas en cuenta aunque éstas cumplan con el requisito de
la longitud. De esta manera roca altamente meteorizadas, tendrán un valor del RQD igual
a cero.
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
Figura N°1
El RQD es un parámetro dependiente de la dirección de la perforación y puede cambiar
significativamente dependiendo de la orientación del sondaje.
Cuando no se dispone de núcleos de perforación, el RQD puede ser estimado a partir de
una línea o de un área de mapeo, como se describe a continuación:
Para una línea de mapeo, se puede obtener el promedio del espaciado de las
discontinuidades (número de discontinuidades dividida para la longitud de la línea de
muestreo),. El RQD de esta manera, se puede calcular con la siguiente ecuación:
RQD  100e 0.1 (0.1  1)
Donde:
λ = 1 / (frecuencia de discontinuidades)
Podemos entender como frecuencia de discontinuidades a la cantidad de ellas que existen
en un metro.
Aunque esta ecuación es apropiada, sin embargo, también depende de la dirección de la
línea de mapeo.
De manera practica, para diferentes valores de λ. La siguiente tabla muestra valores de
RQD según la fórmula mostrada anteriormente.
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
Cuadro N° 5.3.2
Valores de RQD según la frecuencia de las discontinuidades

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
RQD
100
98
96
94
91
88
84
81
77
74
70
66
63
59
56
52
49
46
43
41

31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
RQD
38
35
33
31
29
27
25
23
21
20
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9

52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
RQD
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
RQD
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Para el presente estudio se empleo la segunda metodología. El siguiente cuadro muestra
las frecuencias obtenidas en el tajo por cada estación y sus respectivos valores de RQD
calculados:
Cuadro N° 5.3.3
Valores de RQD
Frecuencia
RQD
(λ)
(%)
M-1
27
25
4815
M-1
27
25
ES-03
4815
M-1
34
15
ES-04
4809
M-1
37
12
ES-05
4880
M-1
35
14
ES-06
4865
M-1
30
20
ES-07
4890
M-1
40
9
ES-08
4880
M-1
30
20
ES-09
4880
M-1
30
29
ES-10
4875
M-1
22
35
ES-11
4887
M-1
15
46
Ubicación
Banco
Muestra
ES-01
4815
ES-02
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
Cuadro N° 5.3.4
Criterio para la clasificación de la masa rocosa Valoración del RMR
Tipo de Roca
Rango de RMR
Calidad según RMR
2
3a
3b
4a
4b
5
> 60
51 – 60
41 – 50
31 – 40
21 – 30
< 20
Buena
Regular A
Regular B
Mala A
Mala B
Muy Mala
Para la evaluación se determinó los siguientes valores de RMR.
Cuadro 5.3.5
Cuadro de Valorización
Valoración de la Masa Rocosa
(RMR)
Ubicación
5.4.
Tipo de Roca
Básico
Ajustado
Condiciones
secas
ES-01
Riolita
57
32
57
ES-02
Riolita
54
4
54
ES-03
Riolita
45
20
45
ES-04
Riolita
40
15
45
ES-05
Andesita
41
16
41
ES-06
Riolita
45
20
45
ES-07
Andesita
43
38
43
ES-08
Riodasita
brechada
56
31
56
ES-09
Riodasita
brechada
56
31
56
ES-10
Riolita
59
34
59
ES-11
Andesita
53
28
53
Sistema Q de Barton (1974)
Para relacionar el valor RMR con el Índice Q de Barton se ha utilizado la relación empírica
planteada por Bieniawski.
RMR = 9 Log Q + 44
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
5.5.
Criterio Empírico de Hoek y Brown
El criterio original de Hoek y Brown fue desarrollado en 1980 el mismo que está orientado
a explicar el comportamiento previo a la rotura de todo tipo de rocas.
Este criterio es totalmente empírico, pero se basa en la amplia experiencia de los autores
en numerosos proyectos. Este criterio fue modificado en 1988 y 1992; en su revisión más
moderna, responde a la expresión:
1
Donde:
c
=
m
=
s, a
=
 

  3   c  m. 3  s 
 c

a
Resistencia a la compresión simple.
Parámetro relacionado con la naturaleza friccionante del terreno.
Constantes que dependen de la naturaleza del terreno.
Los parámetros m, s y a del macizo rocoso han sido determinados mediante las siguientes
expresiones:
m  mi e
se
 RMR  100 


14


 RMR  100 


6


a  0,65 
GSI
200
Donde:
mi
= Es un parámetro dependiente de la litología de la roca, Este valor lo tomamos
de los valores propuestos por Hoek et, al 1998.
GSI
= Valor sustituido del RMR (Hoek et, al 1998).
RMR = Indice de Bieniawski correspondiente al macizo rocoso.
6.
ESTABILIDAD DE TAJOS
Sobre la base de los resultados de la investigación geotécnica se ha realizado la
verificación de la estabilidad de los taludes del tajo de la mina mediante la metodología del
SMR y el método analítico.
Sobre la base de los resultados de la investigación geotécnica se ha realizado la
verificación de la estabilidad de los taludes de las canchas de desmonte y los tajos de las
minas mediante la metodología del SMR y el método analítico.
6.1.
Valoración SMR
La clasificación RMR ha sido complementada con factores de reducción que dependen de
la interrelación de los elementos de orientación de las discontinuidades con la obra de
ingeniería, así como de los métodos de excavación. En función al sistema de valoración
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“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
propuesto por Bieniawski en 1979, Romana en 1985, propuso un sistema de valoración de
aplicación a taludes, este sistema considera el efecto de la discontinuidad del macizo
rocoso en función al corte del talud, por otro lado considera, el tipo de falla predominante y
método de excavación, el siguiente cuadro resume la valoración propuesta y la que
utilizaremos en la evaluación:
Cuadro N° 6.1.1
Descripción generada del puntaje total
CLASE
V
IV
III
II
I
SMR
0 - 20
21 – 40
41 - 60
61 - 80
81 - 100
DESCRIPCIÓN
Muy Mala
Mala
Regular
Buena
Muy Buena
ESTABILIDAD
Muy inestable
Inestable
Parcialmente
Estable
Estable
Totalmente
Estable
FALLA
Planar o como
suelo
Planar o cuñas
grandes
Algunas juntas
o muchas cuñas
Algunos
bloques
Ninguno
SOPORTE
Re-excavación
Correctivos
Vastos
Sistemático
Ocasional
Ninguno
Para realizar el presente informe se ha utilizado los resultados de los ensayos obtenidos en
la evaluación de taludes antes de realizar los cortes.
Cuadro N° 6.1.2
Valoración SMR
RMR
Ubicación
ES-01
ES-02
ES-03
ES-04
ES-05
ES-06
ES-07
ES-08
ES-09
ES-10
ES-11
6.2.
SMR
RMR 89
Falla evaluada
Valor
Grado de Estabilida
57
54
45
45
41
45
43
56
56
59
53
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
41
47
45
45
7
11
9
56
56
47
46
Parcialmente estable
Parcialmente estable
Parcialmente estable
Parcialmente estable
Muy inestable
Muy inestable
Muy inestable
Parcialmente estable
Parcialmente estable
Parcialmente estable
Parcialmente estable
Grado de Estabilidad de Taludes
Para uniformizar la evaluación y se pueda entender bajo un mismo criterio de ha realizado
una cuidadosa observación de las condiciones actuales de los taludes, mediante el cual se
propone dividir los taludes por su grado de estabilidad en los siguientes grupos:
E0
E1
E2
: Talud Totalmente Estable
: Talud Normalmente estable o Parcialmente estable
: Talud Inestable
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E3
: Talud Crítico
Los rangos de estabilidad consideran los siguientes criterios:

Totalmente Estable (E0)
Este grupo está conformado por todos aquellos taludes que no presentan ningún tipo de
peligro para la carretera y/o viviendas ubicadas en el borde superior o inferior del talud o
ladera, es decir, se espera que de ocurrir caídas de bloques, gravas y/o material fino, no van
a afectar más allá de cubrir la berma de la carretera, pero en ningún caso causaría daños
humanos ni materiales y permitiría siempre el normal flujo del tránsito vehicular. En las hojas
de reporte aparece de color amarillo.
Por lo general para los taludes con este nivel de estabilidad no será necesario ninguna
medida correctiva.

Normalmente Estable (E1)
Están comprendidos bajo esta denominación todos los taludes que representan un peligro
moderado para la carretera o las viviendas que se encuentren al borde superior o al pie del
talud, es decir que de ocurrir pequeños derrumbes y/o desprendimientos, éstos no
comprometerían más de una vía o la berma lateral, no obstruyendo el tránsito vehicular. En
las hojas de reporte se presenta de color naranja.
En estos taludes, no se espera falla. En forma general son Estables salvo algunas caídas
ocasiones de bloques. Para este grupo normalmente la solución está asociada con los
desquinches de los bloques o gravas sueltas y algún muro de contención frente a un
proceso geodinámico.

Inestable (E2)
Está conformado por todos aquellos taludes que presentan peligro para la carretera, es
decir que de ocurrir un derrumbe o desprendimiento importante no solo obstaculizaría el
tránsito vehicular sino que puede dañar las estructuras o viviendas que se encuentran al pie
o al borde superior del talud, con la consiguiente pérdida de vidas humanas. En las hojas de
reporte se presentan de color rosado.
La solución a estos taludes, estará asociada a muros, enmallados, vallas de retención y
cortes del talud.

Crítico (E3)
En esta calificación se agruparán a todos aquellos taludes que están en un estado muy
crítico, con evidencia de movimiento, que representan un serio problema para la carretera o
viviendas aledañas, es decir que de ocurrir un derrumbe, desprendimiento y/o caída de
bloques y gravas dañaría la carpeta asfáltica, así como las viviendas que se encuentran al
borde superior e inferior del talud con las respectivas pérdidas de vidas humanas. En las
hojas de reporte se presenta en color rojo.
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Las soluciones en estos taludes, estarán asociadas a una investigación geotécnica mas
detallada, cambio de trazo y/o la combinación de varias soluciones geotécnicas.
Para los taludes en roca teniendo en cuenta la valoración SMR se tiene:
Cuadro N° 6.2.1
Rangos de los grados de estabilidad obtenidos de la valoración SMR
GRADO DE ESTABILIDAD
E3
E2
E1
E0
CLASE
V
IV
III
II
I
VALORACION SMR
0 – 20
21 - 40
41 - 60
61 - 80
81 - 100
DESCRIPCIÓN SMR
Muy Mala
Mala
Regular
Buena
Muy
Buena
DESCRIPCIÓN DEL GRADO
DE ESTABILIDAD
Critico
Inestable
Totalment
e Estable
Normalmente Estable
Los siguientes cuadros muestran las valoraciones SMR y sus grados de estabilidad:
Cuadro N° 6.2.2
Grados de Estabilidad de Familias de Discontinuidad
SMR
Descripción Grado de Estabilidad
Valor
41
Regular
E1 Normalmente
Estable
47
Regular
E1 Normalmente
Estable
45
Regular
E1 Normalmente
Estable
45
Regular
E1 Normalmente
Estable
7
Muy mala
E3
Crítico
Ubicación
RMR89
ES-01
57
ES-02
54
ES-03
45
ES-04
45
ES-05
41
ES-06
45
11
Muy mala
E3
Crítico
ES-07
43
9
Muy mala
E3
Crítico
ES-08
56
56
Regular
E1
ES-09
56
56
Regular
E1
ES-10
59
47
Regular
E1
ES-11
53
46
Regular
E1
Normalmente
Estable
Normalmente
Estable
Normalmente
Estable
Normalmente
Estable
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Roturas
Algunas juntas o
muchas cuñas
Algunas juntas o
muchas cuñas
Algunas juntas o
muchas cuñas
Algunas juntas o
muchas cuñas
Grandes roturas por
planos continuos
Grandes roturas por
planos continuos
Grandes roturas por
planos continuos
Algunas juntas o
muchas cuñas
Algunas juntas o
muchas cuñas
Algunas juntas o
muchas cuñas
Algunas juntas o
muchas cuñas
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7.
ESTABILIDAD DE TALUDES EN MACIZOS ROCOSOS
Para realizar el diseño y análisis de estabilidad de taludes en macizos rocosos se ha
investigado cuidadosamente las propiedades de la roca fracturada las mismas que se
encuentran influenciadas notablemente por la existencia de fisuras y otras superficies de
separación de índole geológica.
La proyección estereográfica de las discontinuidades presentes en los taludes del macizo
rocoso ha sido determinada con el programa de cómputo CONTEO, la misma que
representa de manera gráfica las discontinuidades agrupándolos en "set" o familias
principales para luego determinar el tipo de falla más probable de ocurrencia en el talud,
una vez determinada el tipo de falla se analiza para cada caso mediante el método de
equilibrio límite. Del análisis que se realiza en el macizo rocoso se puede identificar los
siguientes tipos de falla.
7.1.
Falla Tipo Planar
Se trata del tipo de falla más sencillo que se puede presentar en un talud, y se produce
cuando existe una fractura dominante en la roca y convenientemente orientada respecto al
talud. En la salida del programa “Conteo” la zona de ocurrencia de falla planar está
limitado por el ángulo de fricción y el buzamiento del talud.
7.2.
Falla Tipo Cuña
Este tipo de falla se produce a través de dos discontinuidades dispuestas oblicuamente a
la superficie del talud, con la línea de intersección de ambas aflorando en la superficie del
mismo y buzamiento desfavorable. La obtención del factor de seguridad es más compleja
que en el caso de rotura planar debido a que el cálculo debe hacerse en tres dimensiones,
entrando en la caracterización geométrica del problema, lo cual conlleva un número
mucho mayor de variables angulares,
7.3.
Falla por Volteo
La falla por vuelco se produce cuando dos familias de discontinuidades ortogonales
convenientemente orientadas originan un sistema de bloques. El análisis de estabilidad de
taludes se determina para cada talud por la variación de la dirección de las
discontinuidades.
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Cuadro N° 8.3.1
Tipo de Falla por Familia de Discontinuidades
Ubicación
Familias que producen fallas
Falla
Falla por
Falla por
Planar
cuña
Volteo
Familias
principales
(Dir.Buz. / Buz.)
1.
350º / 76º
2.
199º / 78º
3.
250º / 50º
4.
266º / 76º
1.
191º / 61º
2.
254º / 83º
3.
105º / 89º
4.
200º / 75º
1.
265º / 81º
2.
200º / 64º
3.
210º / 15º
1.
239º / 52º
2.
168º / 69º
3.
223º / 85º
4.
255º / 87º
5.
105º / 85º
1.
180º / 60º
2.
360º / 84º
3.
298º / 58º
1.
219º / 72º
2.
153º / 76º
3.
325º / 73º
4.
369º / 80º
5.
355º / 74º
1.
116º / 76º
2.
192º / 70º
3.
245º / 50º
4.
308º / 78º
5.
360º / 82º
1.
215º / 82º
2.
122º / 68º
3.
320º / 82º
1.
116º / 79º
2.
190º / 84º
3.
320º / 84º
1.
182º / 42º
2.
276º / 67º
3.
164º / 84º
4.
208º / 87º
5.
313° / 87°
---
EG-01
EG-02
EG-03
EG-04
EG-05
EG-06
EG-07
EG-08
EG-09
EG-10
IINFORME FINAL Rev. A
1-2, 1-3,
2-3
---
---
---
---
---
---
---
---
1-5
---
1
1-3
---
1
---
---
3
1-3, 3-4
---
---
---
---
---
---
---
1-2, 1-5
---
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Ubicación
EG-11
Familias que producen fallas
Falla
Falla por
Falla por
Planar
cuña
Volteo
Familias
principales
(Dir.Buz. / Buz.)
1. 154º / 77º
2.
194º / 84º
3.
220º / 72º
---
---
---
Para la evaluación de la estabilidad de las fallas presentadas en el análisis de
discontinuidades se empleo el programa SWEDGE para el caso de falla por cuña.
Los siguientes cuadros muestran los factores de seguridad determinados en la evaluación.
Cuadro N° 8.3.2
Factores de Seguridad por Tipo de Falla
Ubicación
EG-01
EG-04
EG-05
EG-06
EG-07
EG-10
Familias principales
(Dir.Buz. / Buz.)
Falla Planar
F.S.
Falla por
cuña
1.
350º / 76º
2.
199º / 78º
1-2, 1-3,
3.
250º / 50º
2-3
4.
266º / 76º
1.
239º / 52º
2.
168º / 69º
3.
223º / 85º
4.
255º / 87º
5.
105º / 85º
1.
180º / 60º
2.
360º / 84º
3.
298º / 58º
1.
219º / 72º
2.
153º / 76º
3.
325º / 73º
4.
369º / 80º
5.
355º / 74º
1.
116º / 76º
2.
192º / 70º
3.
245º / 50º
4.
308º / 78º
5.
360º / 82º
1.
182º / 42º
2.
276º / 67º
3.
164º / 84º
4.
208º / 87º
5.
313° / 87°
1
0,95
1
0,96
3
0,82
F.S.
0,00(*)
0,00(*)
0,00(*)
1-5
2,93
1-3
0,60
1-3, 3-4
0,84
1,09
1-2, 1-5
0,00(*)
0,00(**)
(*)
: Corresponde a un grado de inestabilidad severo
(**)
: Corresponde a cuñas muy pequeñas.
En el Anexo C se presenta la evaluación del análisis por cuña.
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8.
ANÁLISIS DEL PELIGRO SÍSMICO
La evaluación del peligro sísmico se ha efectuado por medio del método probabilístico, y
determinístico de donde se determinan los niveles sísmicos del movimiento máximo del suelo
en el área del proyecto. Además, se proponen valores del coeficiente sísmico para el diseño
pseudo-estático de las estructuras,
Basándose en la comparación de resultados de los estudios Determinístico y Probabilístico, en el
emplazamiento del proyecto se recomiendan los siguientes valores:
Aceleración diseño: 0,34 g
Aceleración Efectiva de diseño: 0,25 g
El coeficiente sísmico para el método pseudo-estático de diseño de taludes y muros de
contención deberá será:
 = 0,17g para la Zona de Santa Rosa
Para ser usado en las Normas de Diseño Sismo – Resistente
9.
ZONIFICACIÓN GEOMECÁNICA
Para la aplicación racional de los diferentes métodos de calculo de estabilidad de los
taludes del tajo, es necesario que la masa rocosa bajo estudio (Tajo) esté dividida en
áreas de características estructurales y mecánicas similares, debido a que los criterios de
diseño y el análisis de los resultados serán válidos solo dentro de masas rocosas que
presenten propiedades físicas y mecánicas similares. Por ello, es práctica común en el
diseño de taludes de minas a cielo abierto, sectorizar el tajo en zonas geomecánicas o
dominios estructurales.
Considerando los aspectos litológicos, geoestructurales, grado de intemperismo, alteración
y calidad del macizo rocoso, se han definido 04 zonas con taludes rocosos de
características similares. Es necesario indicar que las zonas de similares características de
calidad de la masa rocosa están asociados al tipo de alteración de las rocas; y como estas
se presentan a manera de capas subhorizontales el zoneamiento es vertical, Ver Plano 4.
9.1.
Zona 1
Se ubica en la parte Sureste del tajo mencionado, conformado por tufo de cristales
rioliticos, en condiciones de alteración mediana a alta alteración. Presenta las mejores
condiciones de estabilidad del tajo.
Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por tres
sistemas de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1 La
resistencia de la roca es resistente (R5). Las características de las discontinuidades son:
espaciamiento 20 – 40 cm, persistencia 1 – 2 m, apertura de 5 a 10 mm, superficies
ligeramente rugosas, rellenos por óxidos y limos, intemperización alta, condiciones de
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agua correspondiendo a seca. La calidad de la masa rocosa en superficie es Regular B,
con RMR no mayor a 45.
Información obtenida de muestras ensayadas:
La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que
las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona en las profundidads son
similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre, con RMR 45, RQD
menor de 29 %, resistente (R5), y Parcialmente estable.
9.2.
Zona 2
Se ubica en la parte Noroeste del tajo mencionado, formado principalmente por rioloita, en
condiciones alteradas. Presenta taludes parcialmente estables por tener expuesto taludes
de 35.00 m con pendientes muy pronunciadas y carecer de banquetas.
Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por cinco
sistemas principales de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1
La resistencia de la roca es resistente (R4). Las características de las discontinuidades
son: espaciamiento 10 – 30 cm, persistencia 1 – 2 m, apertura de 1.0 a 10.0 mm,
superficies rugosas, rellenos de óxidos y limos moderadamente intemperizada,
condiciones de agua correspondiendo a seca. La calidad de la masa rocosa en superficie
es Regular A, con RMR de 57.
Información obtenida de muestras ensayadas:
La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que
las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona en las profundidades son
similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre, con RMR 57, RQD
menor de 10 %, alta resistencia (R5) y normalmente estable
9.3.
Zona 3
Se ubica en la parte Noroeste del tajo mencionado, formado por tufo de cristales rioliticos
en la zona baja, en la parte intermedio por riolita y en la parte superior por andesitas
brechadas, en condiciones muy alteradas. Presenta condiciones criticas de estabilidad por
calidad de macizo rocoso y presentar filtraciones de agua del deshielo.
Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por hasta
cinco sistemas de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1 La
resistencia de la roca es de moderada a alta (R4-R5). Las características de las
discontinuidades son: espaciamiento 30 – 50 cm, persistencia 1 – 1.50 m, apertura de 5.0
a 10.0 mm, superficies ligeramente rugosas, rellenos de óxidos y materiales finos,
intemperización alta a moderada, condiciones de agua correspondiendo a medianamente
húmeda. La calidad de la masa rocosa en superficie es Regular B, con RMR de 45 a 54.
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Información obtenida de muestras ensayadas:
La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que
las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona en las profundidades son
similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre a regular, con RMR
45, RQD menor de 7 a 46 %, alta resistencia (R4) y parcialmente estable a inestable.
9.4.
Zona 4
Se ubica en la parte Norte del tajo mencionado, conformado por roca andesitas brechadas
en la parte superior, la zona intermedia esta formada por un tufo laminar riodacito de color
marrón con presencia den la parte inferior inmediato por un tufo ridacitico brechado y en el
pie del talud una riolita de color blanquecino, todos ellos en condiciones muy alteradas y
erosionadas y agrietadas por la migración de finos argilicos debido a la presencia de
precipitación pluvial y deshielos propios de la zona. Esta zona presenta condiciones muy
criticas de estabilidad, con riesgo de colapsar por efecto de las lluvias venideras.
Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por cinco
sistemas de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1 La
resistencia de la roca es de moderada a alta (R4). Las características de las
discontinuidades son: espaciamiento 05 – 20 cm, persistencia 0.5 – 2.0 m, apertura de 10
a 15.0 mm, superficies ligeramente rugosas, rellenos de óxidos y otros sin relleno,
intemperización alta, muy erosioanda, en condiciones de agua correspondiendo a seca. La
calidad de la masa rocosa en superficie es Regular A, con RMR de 43.
Cabe indicar que esta zona presenta agrietamientos de longitud 25.0 m a 55.00, con
espesores de 1.0 m y 4.0 a 6.0 m de profundidad, asentamientos de 2.0 en los accesos.
Todo ello presentado en el material andesitico brechado el cual fue erosionado y lixiviado
sus finos, debido principalmente por las aguas pluviometricas y los deshielos.
Información obtenida de muestras ensayadas:
La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que
las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona a profundidades son
similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre, con RMR 43, RQD
menor de 29 % y alta resistencia (R5).
Cuadro 9.4.1
Sistema de Discontinuidades por Zonas
Dominio
Ubicación
EG-08
ZONA 1
EG-09
Familias principales
(Dir.Buz. / Buz.)
1. 215º / 82º
2.
122º / 68º
3.
320º / 82º
1.
116º / 79º
2.
190º / 84º
3.
320º / 84º
Familias que producen fallas
Falla Planar
Falla por cuña
Falla por Volteo
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---
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---
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Dominio
Familias principales
(Dir.Buz. / Buz.)
Ubicación
1.
350º / 76º
2.
199º / 78º
3.
250º / 50º
4.
266º / 76º
1.
154º / 77º
2.
194º / 84º
3.
220º / 72º
1.
191º / 61º
2.
254º / 83º
3.
105º / 89º
4.
200º / 75º
1.
265º / 81º
2.
200º / 64º
3.
210º / 15º
1.
239º / 52º
2.
168º / 69º
3.
223º / 85º
4.
255º / 87º
5.
105º / 85º
1.
182º / 42º
2.
276º / 67º
3.
164º / 84º
4.
208º / 87º
5.
313° / 87°
1.
180º / 60º
2.
360º / 84º
3.
298º / 58º
1.
219º / 72º
2.
153º / 76º
3.
325º / 73º
4.
369º / 80º
5.
355º / 74º
1.
116º / 76º
2.
192º / 70º
3.
245º / 50º
4.
308º / 78º
5.
360º / 82º
Familias que producen fallas
Falla Planar
Falla por cuña
Falla por Volteo
---
EG-01
ZONA 2
EG-11
EG-02
EG-03
ZONA 3
EG-04
EG-10
EG-05
EG-06
ZONA 4
EG-07
IINFORME FINAL Rev. A
1-2, 1-3,
2-3
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
1-5
---
1-2, 1-5
---
1
1-3
---
1
---
---
3
1-3, 3-4
---
CESEL S.A.
D:\81919044.doc
Julio 2006
30
“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”
10.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
10.1. Conclusiones
1.
Desde el punto de vista de la geología regional, el área del Proyecto Santa Rosa se
encuentra emplazada en el volcanico Tacaza de edad terciario. En algunas zonas se
encuentra cubierta por un evento posterior denominada volcanico Barroso. El
Depósito de Santa Rosa es un yacimiento Epitermal del tipo Alta Sulfuración
enclavado en el Arco Volcánico Cenozoico del Sur del país.
2.
El rasgo estructural más importante que se aprecia en el yacimiento y al cual se
asocian los cuerpos de mineral de mayor ley lo constituye una Falla Normal (Falla
Cotañani) de rumbo N30W con buzamiento de 45° al Este, cortando el centro
hidrotermal Cotañani y el control estructural subvertical de dirección E – W (Falla
Mauruma), las cuales forman una zona de debilidad importante por donde
aprovecharon los fluidos hidrotermales para mineralizar las rocas hospedantes de la
zona.
3.
Esta relacionada a la escorrentía y a las filtraciones de las aguas producto del
deshielo que existe en la zona, a través de las morrenas marginales depositadas en
las vertientes de las quebradas. Sé a podido identificar dos quebradas de escorrentías
en el flanco Este del tajo Cotañani en esta época del año (verano) se mantienen
secas y estables, pero en las estaciones del año donde en la zona se generan lluvias,
granizadas y nevadas, se reactivan ocasionando debilitamiento en el talud y
arrastrando materiales de las partes superiores, además de percolación de los flujos
hídricos afectando a las rocas con alteración argilica avanzada y a las rocas que por
su propia constitución física no ofrecen resistencia como por ejemplo el tufo laminar
de composición riodacitica que se encuentra en el banco 4863 que han provocado
asentamientos y grietas visibles en la zona 4.
4.
Por el tipo de explotación que ha seguido la Unidad Minera Santa Rosa de extraer
todo el mineral posible de los bancos, no ha seguido una política de estabilidad física
de los taludes, puesto que en varios frentes del tajo carece de bancos adecuados,
ocasionando pendientes muy pronunciadas; esto agrava la situación en el frente Este
del tajo Cotañani, que presenta una roca poco competente que aparece en el banco
4863 y que sirve de base para las rocas que se superponen y donde se han originado
grietas de consideración que ha originado la inestabilidad del talud
5.
La zona frente a la falla Mauruma, presenta una afloración de material sulfurado, de
características muy alteradas, de color gris oscuro y deleznable. Presentando un foco
de generación de elementos ácidos en contacto del agua de lluvia y filtraciones del
deshielo.
Según el estudio detallado de riesgo sísmico para la zona de Santa Rosa, para un
periodo de retorno de 100 años, contemplado en el Art. 199 del Reglamento de
Seguridad Minera, Basándose en la comparación de resultados de los estudios
Determinístico y Probabilístico, en el emplazamiento del proyecto se recomiendan los
siguientes valores:
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Aceleración diseño: 0,34 g
Aceleración Efectiva de diseño: 0,25 g
El coeficiente sísmico para el método pseudo-estático de diseño de taludes y muros de
contención deberá será:
 = 0,17g para la Zona de Santa Rosa
6.
Utilizando toda la información precedente, se ha realizado primero un análisis de
discontinuidades a fin de identificar los mecanismos de rotura de la masa rocosa de los
taludes, y luego los análisis de estabilidad y el diseño de los taludes, utilizando métodos
de cálculo apropiados para los mecanismos de rotura identificados y tomando como base
los trabajo de investigación de campo. Se ha considerado zonificar en 04 zonas de
similares características cuyos resultados de detallan en el capitulo 9 de este informe. Un
resumen de las recomendaciones en función a la ya expuesto se presenta a
continuación.
10.2. Recomendaciones

Los taludes del limite final del Tajo Santa Rosa, ubicados en las masas rocosas del la
zona 1, es decir en rocas con presencia de tufo de cristales rioliticos. Los cuales
deben tener 50° de inclinación en los bancos simples (altura promedio 7.0 m), como
en los de mayor altura (Altura máxima 10.0 m) y banquetas de 3.0 m como mínimo.

En la zona 2 del Tajo Santa Rosa él limite final del talud, ubicados en las masas
rocosas de ese dominio, con rocas rioliticas en la parte superior y con presencia de
cristales rioliticos en el pie del talud. Los cuales deben tener 45° de inclinación en los
bancos simples (altura promedio 7.0 m), como en los de mayor altura ( Altura máxima
10.0 m) y banquetas de 3.0 m como mínimo.

La presencia de afloración de minerales sulfurados en la parte media de la zona 3,
agravada por la inestabilidad al exponer taludes rocosos muy fracturadas, con
presencia de actividad intensa de meteorización. Donde los taludes del limite final del
Tajo Santa Rosa de este dominio, ubicados en las masas rocosas de brechas
andesiticas, deberán tener 50° de inclinación en los bancos simples (altura promedio
7.0 m), como en los de mayor altura (Altura máxima 10.0 m) y banquetas de 4.0 m
como mínimo.
Se ubica en la parte Norte del tajo mencionado, conformado por roca andesitas
brechadas en la parte superior, la zona intermedia esta formada por un tufo laminar
riodacito de color marrón con presencia den la parte inferior inmediato por un tufo
ridacitico brechado y en el pie del talud una riolita de color blanquecino, todos ellos en
condiciones muy alteradas, erosionadas y agrietadas, presenta taludes inestables.
Donde él limite final de tajo Santa Rosa debe tener 45º de inclinación en los bancos
simples (altura promedio 7.0 m) como en los de mayor altura ( Altura máxima 10.0 m)
y banquetas de 4.0 m como mínimo.


Cabe indicar que todo el material generado de los cortes de los taludes con fines de
estabilización física, se sugiere disponerlos en terraplenes con un ángulo de reposo
2H:1V, ubicados en la parte frontal de la zona 4, para generar un esfuerzo
estabilizador al pie del talud.
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Se adjunta un análisis de discontinuidades de diseños, los cuales están detallados en el
Anexo D.
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11.
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